Study on polarization stabilization of long wavelength GaAsBi surface emitting laser utilizing anisotropic gain

利用各向异性增益的长波长GaAsBi面发射激光器偏振稳定性研究

• 批准号: 19K04514
• 负责人: 下村 哲
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K04514/
• 关键词: ガリウムひ素ビスマス; 長波長帯面発光レーザ; 偏光安定化; 量子井戸; 光変調反射分光スペクトル; 基板温度制御; サーモグラフィ; 温度急冷ステージの設計; 基板ホルダー温度分布; 基板ホルダー冷却速度; GaAsBi/GaAs 量子井戸; (221)B GaAs 基板; GaAsBi; 半導体レーザ; 偏光異方性利得; 光デバイス; 面発光レーザー

２０２２年度　研究実績の概要【①光学的品質と偏光特性を維持しつつBi組成の増加】裏面にAlを全面蒸着した2-インチGaAs基板の基板温度の測定を波長7.5-14 μmの赤外線を検出するサーモグラフィで熱画像を撮影して行った。裏面のヒーターの形状が全く観測されないことから, 厚さ0.5 μmのAl薄膜でヒーターの赤外線を遮断できることを確認した。融点156℃の金属を使って 放射率 e = 0.76、融点227℃の金属を使って放射率 e = 0.68、由展327℃の金属を使って放射率 e = 0.65を得た。GaAs基板の20 mm のスパンで基板温度が340℃から345℃の間に収まること、基板の端から5mmでは温度が320℃に下がることがわかった。一方、面内分布を分子線エピタキシー装置で観測する場合、像を望遠レンズで２倍に拡大すれば詳細な測定が可能になる。赤外線用望遠レンズを構成する焦点距離50 mm、直径40 mmの凸レンズの作製を完了した。【②偏光が生じる機構の解明】ホトリフレクタンスとホトルミネッセンススペクトルを分光器１スキャンで両方同時に測定する装置の構築において、メカニカルなチョッパーを廃し、液晶シャッタによるタングステンランプ光のon/off 2f制御、レーザの冷気電流の外部制御による on/off 3f制御、 ホトリフレクタンススペクトルを5fシグナルで測定する電子制御を実現した。【③光通信帯O-bandのGaAsBi/GaAs量子井戸面発光レーザの試作】面発光レーザの集光用の球面型マイクロレンズアレイの作製を引き続き行い、曲率半径108μmのレンズの作製に成功した。2021年度は曲率半径 526μmのレンズで、厚さ350μm 2インチのGaAs基板で作る面発光レーザには、まだ曲率半径が大き過ぎであった。今回この問題が解決可能であることが実証された。

Summary of 2022 research results [① optical quality and polarization characteristics maintained and Bi composition increased] in which Al was fully evaporated and the substrate temperature of GaAs substrate was measured. Infrared rays with wavelengths of 7.5-14 μm were detected. The shape of the inner surface is completely measured. The thickness of the Al film is 0.5 μm. The infrared ray is blocked. For metals with melting point of 156℃, e = 0.76; for metals with melting point of 227℃, e = 0.68; for metals with melting point of 327℃, e = 0.65. GaAs substrate 20 mm diameter, substrate temperature from 340℃ to 345℃, substrate end temperature from 5mm to 320℃. A square, in-plane distribution of molecular lines is possible when the device is tested, and when the image is 2 times larger than the distance, detailed measurement is possible. The infrared telescope has a focal distance of 50 mm and a diameter of 40 mm. [Solution of polarization generation mechanism] The structure of polarization generation device is on/off 2f control of polarization generation device, on/off 3f control of external control of cold current, on/off 3f control of external control of cold current, on/off 3f control of external control of cold current, on/off 3f control of cold current, on/off 3f control of external control of cold current, on/off 3f control of cold current, on/off 3f control of external control of cold current, on/off 3f control of cold current. The electronic control system is implemented in the following ways: [3] Experimental work of GaAsBi/GaAs quantum well surface light-emitting device for optical communication band] The fabrication of spherical light-emitting device for light-collecting device was successfully carried out with curvature radius of 108μm. In 2021, GaAs substrates with a curvature radius of 526μm and a thickness of 350μm were used for surface emission, and the curvature radius was increased. This problem can be solved.

项目成果

GaAs基板を用いたマイクロレンズの設計

使用GaAs衬底的微透镜设计

• 发表时间: 2019
• 作者: 神原 誉;佐々木 大志;今岡 達也;下村 哲
• 通讯作者: 下村 哲

(221)A, B GaAs基板上のGaAsBi/GaAs量子井戸のホトルミネッセンス

(221)A, B GaAs 衬底上 GaAsBi/GaAs 量子阱的光致发光

• 发表时间: 2019
• 作者: 清水彩花;山本巧;神原誉;下村哲
• 通讯作者: 下村哲

室温における(100)GaAsGaAsBi/GaAs 量子井戸の PLおよび PRスペクトル

(100)GaAsGaAsBi/GaAs量子阱的室温PL和PR光谱

• 发表时间: 2023
• 作者: Yoshinori Tatematsu;Kyoya Takayama;Yuto Maeda;Tatsuya Ueyama;Taisei Ogura;Kazuki Nakagawa;Ryota Kamiya;Masafumi Fukunari;Yuusuke Yamaguchi;and Teruo Saito;大塚敦生，伊藤涼音，日景 隆，山本 学;鎌倉 広太郎，下村 哲, 行武 幸将，張 成銘
• 通讯作者: 鎌倉 広太郎，下村 哲, 行武 幸将，張 成銘

GaAsBi/GaAs 量子井戸のホトルミネッセンス(PL)、ホトリフレクタンス(PR)スペクトル

GaAsBi/GaAs 量子阱的光致发光 (PL) 和光反射 (PR) 光谱

• 发表时间: 2021
• 作者: 行武 幸将;清水 彩花;林 拓馬;長尾 嘉大;下村 哲
• 通讯作者: 下村 哲

GaAs 基板へのマイクロレンズの作製

GaAs 衬底上微透镜的制造

• 发表时间: 2022
• 作者: 菊井 大輝;国土 泰介;小瀧 誉之春;政本 真哉;下村 哲
• 通讯作者: 下村 哲