微小共振器による発光の量子制御におよぼす背景吸収の効果

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1 報告者らが先に提出したマイクロキャビティによる自然放出制御理論に、放射媒体の背景吸収を取り入れて、新たに自然放出スペクトル幅、有効モード半径および放射ビーム開き角の理論式を導出した。この際、自然放出の完全な量子論ではなく、共振器内の伝播損を考慮した古典的なキャビティの透過特性および回折理論を用いた。結果的には、既出の理論式におけるキャビティの透過損を透過損と伝播損の和で置き換えたものを得た。2 MOCVD法で作成されたInGaAs量子井戸を用いた平板形半導体マイクロキャビティレーザにおける自然放出制御に関して、連続光励起により、962nmにおける自然放出スペクトル幅、放出ビーム広がり角の測定を行い、またこれより有効モード半径を推定した。これらを上述の理論と比較した結果、いづれの量についても比較的良い一致が得られた。しかし、発振に至らず発振特性は得られなかった。3 色素ロ-ダミン6Gを用いた光励起のパルス平板形マイクロキャビティレーザにおいても同様に自然放出制御特性を測定し、理論と比較した結果、比較的良い一致が得られた。このレーザは発振し、出力ピーク値の揺らぎの統計的性質について、発振閾値の上下でガウス的および指数関数的な確率分布をもつことが観測され、単一モードで動作していることが推定された。この結果は理論上の有効モード半径が励起光ビームの半径より大であることと整合する。また、発振域でのスペクトル、開き角はシャウロウ・タウンズ則を適用した理論では説明できないことが実験により示された。