半導体レーザにおける超高速非線形光学現象に関する基礎研究

半导体激光器超快非线性光学现象基础研究

• 批准号: 04228206
• 负责人: 小笠原 長篤
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 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-04228206/
• 关键词: 半導体レーザ; ツインストライプレーザ; 非線形光学; 密度行列; スペクトルホールバーニング; キャリアヒーティング; 4光波混合効果; 第二高調波発生

本研究は,半導体レーザ自体が示す非線形光学特性の物理を探究し,その応用について検討することを目的としている。1.ツインストライプ型半導体レーザの作製とその発振特性:非線形光学特性測定用試料を自作する目的でリッジ型ツインストライプレーザを作製し,この型のレーザの特徴であるビーム偏向特性を確認した。2.半導体レーザにおける内部第2高調波発生:自作したツインストライプレーザにおける内部第2高調波発生を測定した。劈開端面から出射する高調波はレーザ出力10mWに対し数十pW程度であった。内部第2高調波発生の高効率化のための一策として,高非線形性材料と低非線形性材料とを積層した擬似位,相整合表面発光型非線形導波路を半導体レーザ中に作りつける方法について検討した。GaAs(高非線形性)/In_<0.49>Al_<0.51>P(低非線形性)の積層導波路では,半導体レーザ(波長〜1μm)の通常の駆動条件下で得られる基本波パワーによって数十μWの高調波パワーが得られることが判明した。ミリワットレベルの高調波出力を得る可能性について引き続き検討する予定である。3.半導体レーザにおける4光波混合効果:半導体レーザにおける3次の光学非線形性の起源を解明し直接変調周波数の突極的上限を明らかにするために,スペクトルホールバーニングとキャリアヒーティングの双方を考慮した密度行列新理論により非縮退4光波混合効果の解析を行った。両者の寄与は質的に異なる離調特性を持ち,従って,非縮退4光波混合効果の測定は非線形性の起源及び直接変調周波数の上限の解明のために有効な手段であることが明らかになった。4光波混合効果の測定を開始し現在までに離調10GHzまでの範囲の測定に成功した。今後,超10GHzの測定を行いその結果を理論と比較することによって,非線形性の起源解明を行う予定である。

This study は, semiconductor レ ー ザ autologous が す in nonlinear optical properties の physical を explore し, そ の 応 with に つ い て beg す 検 る こ と を purpose と し て い る. 1. ツ イ ン ス ト ラ イ プ type semiconductor レ ー ザ の cropping と そ の 発 vibration feature: the nonlinear optical properties measurement with sample を made す る purpose で リ ッ ジ type ツ イ ン ス ト ラ イ プ レ ー ザ を as し, こ の type の レ ー ザ の, 徴 で あ る ビ ー ム deflection characteristics を confirm し た. 2. The semiconductor レ ー ザ に お け る : at the inside of the second wave of high-profile 発 made し た ツ イ ン ス ト ラ イ プ レ ー ザ に お け る を determination at the inside of the second wave of high-profile 発 し た. Splitting the end face ら emits する high-intensity waves レ レ ザ ザ output power 10mWに against であった tens of pW degree であった. の at the inside of the second wave of high-profile 発 high rate of unseen の た め の a ce と し て, high nonlinear material と low nonlinear materials と を horizon し た quasi, integrate 発 light type nonlinear surface wave guide way を semiconductor レ ー ザ に in り つ け る method に つ い て beg し 検 た. GaAs/In_ (high nonlinear) < 0.49 > Al_ < 0.51 > P (low nonlinear) の horizon guided wave road で は, semiconductor レ ー ザ wavelength (~ 1 microns) の usually の 駆 で under dynamic condition, must ら れ る basic wave パ ワ ー に よ っ て dozens of mu W の high-profile wave パ ワ ー が have ら れ る こ と が.at し た. ミ リ ワ ッ ト レ ベ ル の high-profile wave output を risk る に つ い て lead き 続 き beg す 検 る designated で あ る. 3. Semiconductor レ ー ザ に お け る 4 light mixed unseen fruit: semiconductor レ ー ザ に お け る three の optical nonlinear の origin を interpret し - adjustable frequency count の directly by polar cap を Ming ら か に す る た め に, ス ペ ク ト ル ホ ー ル バ ー ニ ン グ と キ ャ リ ア ヒ ー テ ィ ン グ の を considering both し た density ranks new theory に よ り not retreat 4 waves are mixed The effect of を analysis line った. Struck is の send は qualitative に different な る を hold ち from adjustable features, 従 っ て, not retreat 4 light mixed sharper determination of fruit の は nonlinear の origin and び directly - adjustable cycle for maximum の の interpret の た め に have sharper な means で あ る こ と が Ming ら か に な っ た. The determination of the mixed effect of 4 light waves <s:1> began を now までに demodulated at 10GHzまで <s:1> range 囲 <s:1> determination に successful た た Line in the future, super 10 GHZ の determination を い そ の results を theory と す る こ と に よ っ て, nonlinear の origin interpret を line う designated で あ る.

项目成果

木村 義則,高橋 久典,深津 晋,小笠原 長篤,白木 靖寛,伊藤 良一: "半導体レーザにおける内部第2高調波発生" 平成4年度文部省科学研究費重点領域研究 「超高速・超並列光エレクトロニクス」 第4回研究会講演資料集. 34-37 (1992)

Yoshinori Kimura、Hisanori Takahashi、Susumu Fukatsu、Nagaatsu Ogasawara、Yasuhiro Shiraki、Ryoichi Ito：“半导体激光器的内部二次谐波产生” 1992 文部科学省资助优先领域研究“超高-速度与大规模并行光电子学》第4次研究会讲义资料集.34-37(1992)

木村 義則,山岡 慶文,深津 晋,小笠原 長篤,白木 靖寛,伊藤 良一: "ツインストライプ型半導体レーザの発振特性" 平成4年度文部省科学研究費重点領域研究 「超高速・超並列光エレクトロニクス」 第1回総合シンポジウム講演論文集. 111-114 (1992)

木村义典、山冈喜文、深津进、小笠原永笃、白木泰宏、伊藤良一：“双带半导体激光器的振荡特性” 1992年 文部科学省补助金优先领域研究“超高-速度与大规模并行光电子学”第1期年度大会论文集。111-114（1992）

T.Kondo,I.Shoji,K.Yashiki,K.Tsuda,R.Ito and N.Ogasawara: "Absolute Magnitudes of the Nonlinear Optical Coefficients of Congruent LiNbO_3 Measured Using a Single-Mode Laser Diode" to be published in Optics Lett.

T.Kondo、I.Shoji、K.Yashiki、K.Tsuda、R.Ito 和 N.Ogasawara：“使用单模激光二极管测量的同余 LiNbO_3 非线性光学系数的绝对值”即将发表在 Optics Lett 上

N.Hashizume,T.Kondo,T.Onda,N.Ogasawara,S.Umegaki and R.Ito: "Theoretical Analysis of Cerenkov-Type Optical Second-Harmonic Generation in Slab Waveguides" IEEE J.Quantum Electron.28. 1798-1815 (1992)

N.Hashizume、T.Kondo、T.Onda、N.Ogasawara、S.Umegaki 和 R.Ito：“平板波导中切伦科夫型光学二次谐波生成的理论分析”IEEE J.Quantum Electron.28。

伊藤 良一,小笠原 長篤: "半導体レーザーの基礎(山口一郎,角田義人編「半導体レーザと光計測」2章)" 学会出版センター, 12 (1992)

伊藤亮一、小笠原永笃：《半导体激光器的基础》（山口一郎、角田义人编《半导体激光器与光学测量》第2章），学会出版中心，12（1992）