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。

2022 annual research be performance の profile (1) the quality of the optical と polarization characteristic を maintenance し つ つ of Bi の rights add 】 inside に Al を comprehensive steamed し た 2 - イ ン チ GaAs substrate の substrate temperature の determine を wavelength 7.5-14 microns の red outside を 検 out す る サ ー モ グ ラ フ ィ で hot portrait を pinch of shadow し て line っ た. Inside の ヒ ー タ ー の shape が full く 観 measuring さ れ な い こ と か ら, さ 0.5 microns thick の Al film で ヒ ー タ ー の red outside を interrupt で き る こ と を confirm し た. The melting point is 156℃. The <s:1> metal を makes the って emissivity e = 0.76. The melting point is 227℃. The <s:1> metal を makes the って emissivity e = 0.68. From 327℃, the <s:1> metal を makes the って emissivity e = 0.65を, we get た. GaAs substrate の 20 mm の ス パ ン が で substrate temperature 340 ℃ か ら 345 ℃ between の に 収 ま る こ と, substrate の か ら 5 mm で が は temperature 320 ℃ under に が る こ と が わ か っ た. One party, the in-plane distribution を molecular line エ ピ タ キ シ ー device で す 観 test る occasions, like を telescopic レ ン ズ で 2 times に company, big す れ ば detailed な determination が may に な る. The infrared line is formed by using a telephoto レ ズを ズを ズを to create a する with a focal distance of 50 mm and a diameter of 40 mm. A <s:1> convex レ <e:1> ズ <s:1> is made to を complete the た. (2) polarization が raw じ る institutions の interpret 】 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 optical splitter 1 ス キ ャ ン で struck party at the same time に determination す る device の build に お い て, メ カ ニ カ ル な チ ョ ッ パ ー を 廃 し, LCD シ ャ ッ タ に よ る タ ン グ ス テ ン ラ ン プ の light on/off 2 f suppression, レ ー ザ の cold 気 の external current suppression に よ る on/off 3 f suppression, ホ ト リ フ レ ク タ ン ス ス ペ ク ト ル を 5 f シ グ ナ ル で determination す る LTD royal を be presently し た. 【 (3) optical communication 帯 O - band の GaAsBi/GaAs quantum well opens surface 発 light レ ー ザ の attempt 】 face 発 light レ ー ザ の concentrated with の type spherical マ イ ク ロ レ ン ズ ア レ イ を led the の cropping き 続 き い, curvature radius of 108 microns の レ ン ズ の cropping に successful し た. 2021 annual は curvature radius of 526 microns の レ ン ズ で, 350 microns thick さ 2 イ ン チ の GaAs substrate で as finish 発 る light レ ー ザ に は, ま だ curvature radius が big き ぎ too で あ っ た. This time, the solution to the <s:1> が problem may be である とが とが evidence された.

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