新しい超高速光スウィッチ機構の探索

新型超快光开关机制的探索

• 批准号: 04228202
• 负责人: 舛本 泰章
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04228202/
• 关键词: 光スウィッチ; フェムト秒分光法; ピコ秒分光法; スピン緩和; ポンプ・プローブ法; タイプII型量子井戸; 超高速光スウィッチ; 円偏光

偏光を用した分光実験は、光学遷移の偏光に対する選択性により、物質のより詳細な電子状態を探るための有効な手段となる。本年度は、半導体量子井戸中における光励起担体のスピン緩和を、円偏光を用いた、フェムト・ピコ秒レーザー分光法を使って研究し、タイプII型半導体量子井戸を用いることにより、初めて正孔のスピン緩和を取り出して観測することに成功した。また、スピン緩和は室温において極めて速い。この性質を光学スウィッチに応用するための実験も併せて行った。右円偏光で励起されたAlGaAs/AlAs半導体量子井戸は、左右円偏光に対し、それぞれ異なる非線形吸収を示す。この理由は、サンプルのスピン電子状態に起因する偏光選択的光学非線形性があるからである。この光学非線形性の時間変化をポンプ・プローブ法を用いて測定した。この時間変化測定により、変なるスピン量子状態間の光励起担体の遷移を観測できる。このスピン量子状態の遷移は、スピン緩和と呼ばれる。実験に用いたタイプII型量子井戸は、電子の層間Γ-X散乱により、光励起担体のうち正孔のみスピン緩和が観測できる。サンプル温度2Kにおける正孔のスピン緩和時間は励起強度依在性を持ち、20ピコ秒から100ピコ秒であった。この励起強度依存性は、我々が初めて観測したものであり、正孔-正孔散乱によるものであることが分かった。この正孔-正孔散乱の散乱断面積は、正孔のスピン量子数に依存し、パウリ排他律を反映する結果を得た。また、室温におけるスピン緩和は1ピコ秒程度であることが分かった。我々は、このスピン緩和によるスピン選択光学非線形性を利用し、超高速光学スウィッチへの応用も試みた。そして、高感度かつ、100GHzの高緑り反しスウィッチ動作を実現することができた。

Polarization を with し た spectral be 験 は, optical transfer の polarization に す seaborne る sentaku sex に よ り, material の よ り detailed な electronic state を agent る た め の is sharper な means と な る. は this year, in the semiconductor quantum well opens に お け る excitation light up supporter の ス ピ ン ease を, has drifted back towards &yen; polarizing を い た, フ ェ ム ト · ピ コ seconds レ ー ザ ー spectrometry を make っ て research し, タ イ プ II type semiconductor quantum well opens を with い る こ と に よ り, early め て hole is の ス ピ ン ease を take り out し て 観 measuring す る こ と に successful し た. Youdaoplaceholder0, スピ, スピ, moderate にお, room temperature にお, て, extremely めて, めて. <s:1> <s:1> properties を optics スウィッチに応 uses するため <s:1> experiments を and せて rows った. The right yen polarized light で excited されたAlGaAs/AlAs semiconductor quantum well された, the left and right yen polarized light に paired に, それぞれ different なる non-linear absorption を shows す. <s:1> に reason らである, サ プ プ プ プ プ スピ スピ electronic state に cause する polarization selection 択 optical nonlinearity がある らである らである. The <s:1> <s:1> optical nonlinearity <s:1> time variation をポ プ · プロ ブ ブ method を is used to determine <s:1> た by て て. <s:1> <s:1> time variation determination によ, <s:1> photoexcited carrier <s:1> migration を観 measurement between なるスピ <e:1> quantum states で る る る. <s:1> スピ スピ スピ quantum state <s:1> transition スピ スピ スピ mitigation と ばれる ばれる. Be 験 に with い た タ イ プ II quantum well opens は, electronic の interlayer Γ -x scattered に よ り, light excitation supporter の う ち hole is の み ス ピ ン ease が 観 measuring で き る. サ ン プ ル temperature 2 k に お け る hole is の ス ピ ン time は wound up strength according to the sex を hold ち, 20 ピ コ seconds か ら 100 ピ コ seconds で あ っ た. こ の excitation intensity dependence は, I 々 が early め て 観 measuring し た も の で あ り, is hole - are scattered に よ る も の で あ る こ と が points か っ た. The <s:1> <s:1> regular hole - regular hole scattered <s:1> scattered cross-sectional area, regular hole スピ スピ に quantum number に dependency <s:1>, パウリ exclusive heteromorphism を reflect the する result を we get た. Youdaoplaceholder0, room temperature におけるスピ <e:1>, moderate ピコ for 1ピコ second である った とが minutes った った った. I have 々 みた, <s:1> スピ, スピ, <s:1> to ease the によるスピ. I have chosen 択 optical nonlinearity を and used スピ, and for ultra-high-speed optics, スウィッチへ 応 and 応, I have tried みた. Youdaoplaceholder0 そ て, high sensitivity, 100GHz high green <s:1> anti-ス ウィッチ スウィッチ action を occurrence する とがで とがで た た.

项目成果

T.Mishina: "Observation of Coherent Optical Phonons in Bil_3" Physical Review B. 46. 4229-4232 (1992)

T.Mishina：“Bil_3 中相干光学声子的观察”物理评论 B. 46. 4229-4232 (1992)

F.Sasaki: "Ultrafast Pump-and-Probe Spectroscopy in CdSe:Hot-Carrier and Exciton Dynamics" Physical Review B. 46. 6750-6759 (1992)

F.Sasaki：“CdSe 中的超快泵浦探针光谱：热载流子和激子动力学”物理评论 B. 46. 6750-6759 (1992)

T.Mishina: "Ultrafast Optical Nonlinearities in Tipe-II AlGaAs/AlAs Multiple-Quantum-Well Structures and Their Device Applicability" Surface Science. 267. 634-637 (1992)

T.Mishina：“Tipe-II AlGaAs/AlAs 多量子阱结构中的超快光学非线性及其器件适用性”表面科学。

T.Mishina: "Picosecond Repetitive Optical Switching Using Type II Multiple Quantum Well Structures" Japanese Journal of Applied Physics. 31. 343-345 (1992)

T.Mishina：“使用 II 型多量子阱结构进行皮秒重复光切换”日本应用物理学杂志。

Y.Masumoto: "Biexciton Lasing in CuCl Quantum Dots" Applied Physics Letters. 62. 225-227 (1993)

Y.Masumoto：“CuCl 量子点中的双激子激光”应用物理快报。