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テラヘルツ帯半導体光源の高性能化に向けた高精度評価技術の構築

建立提高太赫兹波段半导体光源性能的高精度评估技术

基本信息

批准号：
18K13808
负责人：
酒瀬川洋平
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute of Information and Communications Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K13808/
关键词：
QCL 量子カスケード THz Quantum cascade lasers テラヘルツ

项目摘要

本研究は、テラヘルツ (THz) 周波数帯における標準光源として期待される量子カスケードレーザ (QCL) について、幅広い共振器内THz電場強度におけるQCL利得および導波路応答を検証し、またそれによりQCLの開発・設計に有用な実験的フィードバックを与えることを目的としている。これまで、Free-running動作下のQCLについてTHz利得応答を3桁におよぶ広範囲のTHz電界強度に渡って系統的に検証し、しきい値となる電界強度を境に低電界側では透過利得はレーザーのクランプ利得に近い値で一定値となり、高電界側では指数的に減少し100kV/cm付近で0となることを観測することに成功した。今年度は、引き続きその利得の変化を引き起こす内部機構について実験、シュミレーション両面から検討した。具体的にはTHz透過測定測定の際にバンドパスフィルタと高抵抗Si基盤によるTHz波減衰器を組み合わせてこれまでより広範囲の電場強度に対するTHz応答の検証をより再現性良く行えるよう系の再構築を行った。また本実験に用いたQCLの利得は単一のブロードな特性を示すことが分かっているが、一方、QCL内での多重反射を経た透過THz波のスペクトルには複数のピークが観測されていた。これらピークと横モードを含めた多モードの励起との関連性について調べるために昨年度までに構築した密度行列法による利得計算と時間領域差分法(FDTD法)を組み合わせた伝搬シュミレーションを発展させて検証を行った。

This study is aimed at the standard light source in the THz frequency band and the expected quantum laser (QCL) gain and waveguide response in the QCL resonator. In this case, the QCL under Free-running operation has the advantage that the THz gain is reduced exponentially from 100kV/cm to 0 kV/cm, and the THz threshold strength is reduced exponentially from 0 kV/cm to 0 kV/cm. This year, the company's profit and loss management system has been launched, and the company's internal structure has been reviewed. Specific THz transmission measurements are based on THz wave attenuators, which are assembled to measure the electric field strength of THz transmission and reconstruct THz transmission systems. This article uses the QCL's gain to show the characteristics of a single wave, a single wave, and multiple reflections in the QCL. The correlation between excitation and time domain difference (FDTD) method is used to construct the density matrix method.