半導体非相反光ロジックデバイスの基礎研究

半导体不可逆光逻辑器件基础研究

• 批准号: 15656085
• 负责人: 中野 義昭
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656085/
• 关键词: 磁気光学効果; 光非相反性; 光アイソレータ; 半導体光デバイス; InP; 磁性金属集積化; 磁性結晶ハイブリッド集積化; 光論理素子

本研究では,フォトニックネットワークに向けた半導体光ロジックデバイスに,如何にして光非相反性を導入し,信号の単一方向性を確保するかに関し基礎研究を行っている.特に,光非相反性を有する光論理ゲートおよび光フリップフロップの開発を具体的な目標とし,そのために必要な磁気光学金属・半導体材料の探索,具体的デバイス構造の創案,プロトタイプデバイスの試作および原理検証実験を行っている.平成16年度は以下の研究を行った.(1)InAlGaAs/InP多重量子井戸の最適化:TM偏波に対する利得を得るために伸張歪み量子井戸を導入する必要があり,伸張歪みの実現が容易なInGaAsAs/InP系多重量子井戸の有機金属気相エピタキシャル成長技術を研究した.その結果,十分なTM波利得を有する伸張歪みInGaAsAs/InP系多重量子井戸能動光導波路の作製が可能となった.(2)TM偏波半導体導波路型アイソレータの実現:InAlGaAs/InP多重量子井戸光増幅器構造の能動光導波路にニッケルおよび鉄を装荷して,波長1.55μmのTMモードに対して機能する半導体光アイソレータを実現した.アイソレーション比として6.6dB/mmが得られている.この値は,導波路上側クラッドの厚さで決まっており,最適設計により格段に向上することができる.(3)TE偏波半導体導波路型アイソレータの実現:半導体レーザでは,出力光はTEモードの場合が多いので,TEモードに対して機能する光アイソレータが望まれる.ここでは,InGaAsP/InP多重量子井戸光増幅器構造の能動光導波路をICPドライエッチングによりハイメサ導波路加工し,その側壁に鉄を装荷して,波長1.55μmのTEモードに対して機能する半導体光アイソレータを世界で初めて実現した.アイソレーション比として10dB/mmが得られた.

This research is related to basic research on how to introduce optical anisotropy and ensure single directivity of signal in semiconductor optical fiber. In particular, the development of optical logic and optical optics with optical non-inversion has been carried out for specific purposes, and the exploration of magnetic optical metal and semiconductor materials, the creation of specific optical structures, the trial operation and principle demonstration of optical logic and optical optics have been carried out. Heisei 16 years of research below. (1) Optimization of InAlGaAs/InP multiple quantum wells:TM polarization for gain, extension for quantum well introduction, necessary for gain, extension for realization, and easy for InGaAsAs/InP multiple quantum well organic metal phase growth. As a result, it is possible to fabricate active optical waveguides in InGaAsAs/InP multiple quantum wells. (2)TM Implementation of polarization semiconductor waveguide type:InAlGaAs/InP multiple quantum well active optical waveguide with optical amplifier structure with high optical and iron loading at wavelength of 1.55μm. The performance ratio of the system is 6.6dB/mm. This value is determined by the thickness of the waveguide on the upper side, and the optimal design is determined by the height of the grid. (3)TE The realization of polarization semiconductor waveguide type failure mode: semiconductor polarization mode, output light TE mode in many cases, TE mode in many cases, the function of the light failure mode is expected. In this paper,InGaAsP/InP multiple quantum well optical amplifier structure of active optical waveguide processing, the sidewall of iron loading, wavelength 1.55μm TE for the first time in the world. The solution is 10dB/mm in diameter.

项目成果

14.7dB/mm TE mode nonreciprocal propagation in an InGaAsP/InP active waveguide optical isolator"

InGaAsP/InP有源波导光隔离器中14.7dB/mm TE模式非互易传播"

• 发表时间: 2005
• 期刊: Technical Digest (Post-deadline Papers), Conference on Optical Fiber Communication(OFC/NFOEC '05), Anaheim, California, March 6-11 PDP18
• 作者: Hiromasa Shimizu;Yoshiaki Nakano
• 通讯作者: Yoshiaki Nakano

First demonstration of TE mode nonreciprocal propagation in an InGaAsP/InP active waveguide for an integratable optical isolator

首次演示用于可集成光隔离器的 InGaAsP/InP 有源波导中的 TE 模式非互易传播

• 发表时间: 2004
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics (Express Letter) 43・12A
• 作者: 中野義昭;Takafumi Ohtsuka;Mitsuru Takenaka;Mitsuru Takenaka;Maura Raburn;Mitsuru Takenaka;Mitsuru Takenaka;Ning Li;Hiromasa Shimizu;Yoshitada Katagiri;Katsumasa Horiguchi;Chaiyasit Kumtornkittikul;Hiromasa Shimizu
• 通讯作者: Hiromasa Shimizu

(招待論文)光ワイヤレス通信用発光・受光素子(Invited Paper : Light emission and detection devices for optical wireless communication)

（特邀论文：光无线通信的光发射与检测装置）

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本赤外線学会誌 13・2
• 作者: 中野義昭

Theoretical consideration of surface-plasmon polaritons based on dynamics of electric dipoles formed on metal surfaces

基于金属表面电偶极子动力学的表面等离子体激元的理论思考

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of SPIE,"Optomechatronic Micro/Nano Components, Devices, and Systems 5604
• 作者: 中野義昭;Takafumi Ohtsuka;Mitsuru Takenaka;Mitsuru Takenaka;Maura Raburn;Mitsuru Takenaka;Mitsuru Takenaka;Ning Li;Hiromasa Shimizu;Yoshitada Katagiri;Katsumasa Horiguchi
• 通讯作者: Katsumasa Horiguchi

All-optical flip-flop operation via two-mode bistability of multimode interference bistable laser diodes

通过多模干涉双稳态激光二极管的双模双稳态进行全光触发器操作

• 发表时间: 2004
• 期刊: Technical Digest,30th European Conference on Optical Communication (ECOC 2004) Tu4.4.5
• 作者: 中野義昭;Takafumi Ohtsuka;Mitsuru Takenaka;Mitsuru Takenaka;Maura Raburn;Mitsuru Takenaka
• 通讯作者: Mitsuru Takenaka