多波長面発光レーザアレイ

多波长表面发射激光阵列

• 批准号: 13026208
• 负责人: 小山 二三夫
• 金额: $ 37.12万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13026208/
• 关键词: 半導体レーザ; 面発光レーザ; 波長多重; 光通信; 波長可変レーザ; アレイ光源

将来の大容量光通信ネットワークのために,発振波長の絶対値を安定化した半導体レーザの実現や大規模な多波長一括生成技術が望まれている.波長の安定化された多波長光源が集積できれば,大容量の光LANやクロスコネクトなどへの展開が期待できる.本研究は,微小共振器面発光レーザとマイクロマシン(MEMS)/ナノマシン(NEMS)技術を融合して,波長温度無依存の半導体レーザや,数百波規模の多波長一括生成技術,広範囲の波長可変動作などを実現するための学術的基盤と基礎技術を確立することを目指して,研究を進めた.具体的な研究成果は,以下の通りである.凹凸パターン基板上多波長面発光レーザアレイの高精度波長制御のために,境界層内の気相拡散モデルを用いてパターン基板上の多波長集積アレイの設計を行った.GaAsパターン基板上の単膜の膜厚分布測定と顕微PLマッピングから拡散係数などのパラメータを推定することにより,任意の凹凸基板上の多波長面発光レーザの波長シフト量を理論的に予測できるようになった.約200nmの広い波長スパンにわたり波長シフト量を理論的に見積もることができた.さらに,多波長アレイの波長等間隔化を可能とするパターンの形状を理論的に求め,150nmの広い波長域にわたりほぼ線形な傾斜で波長を変化させることを示した.実際に,このような設計に基づき,1次元多波長面発光レーザアレイの波長等間隔化を試み,波長間隔約20nmの多波長アレイを初めて実現した.波長集積の高密度化には,空間的な高密度面発光レーザアレイの構成が必要とされる.今回,新たなトレンチ構造の提案により,ピッチ20umまでの高密度集積面発光レーザアレイの試作に初めて成功し,通常の構造では困難な高密度集積化が可能となった.

In the future, high capacity optical communication technology is expected to stabilize the isolation value of the transmission wavelength, realize the semiconductor technology, and realize the generation technology of large scale multi-wavelength. Wavelength stabilization of multi-wavelength light source integration, large-capacity optical LAN support system development is expected. This research aims at the fusion of micro resonator surface emission technology, wavelength and temperature independent semiconductor technology, multi-wavelength generation technology of hundreds of wave scales, and the establishment of academic base technology for wavelength variable operation. Specific research results, the following through. High-precision wavelength control of multi-wavelength light emission on a concave-convex substrate, phase dispersion in a boundary layer, and design of multi-wavelength light emission on a GaAs substrate. Measurement of film thickness distribution of a single film on a GaAs substrate Theoretical prediction of the wavelength of multi-wavelength light emission on arbitrary concave-convex substrates. About 200nm wavelength range. About 200 nm wavelength range. About 200 nm theoretical range. About 200 nm wavelength range. In addition, the wavelength equidistance of multiple wavelengths is possible. The shape of the wavelength domain is theoretically calculated. The wavelength domain of 150nm is linearly inclined. In fact, this design is based on the principle of one-dimensional multi-wavelength surface emission with equal wavelength spacing, and the multi-wavelength emission with wavelength spacing of about 20nm has been realized. High density of wavelength concentration is necessary for spatial high density planar light emission. In this paper, the new structure proposal is successful in the initial test of high-density accumulation surface light emission, but it is difficult to realize high-density accumulation in ordinary structures.

项目成果

M.Arai, T.Kondo, A.Matsutani, T.Miyamoto, F.Koyama: "Growth of highly strained GaInAs-GaAs quantum wells on patterned substrate and its application for multiple-wavelength vertical-cavity surface-emitting laser array"IEEE J.Select.Top.Quantum Electron.. v

M.Arai、T.Kondo、A.Matsutani、T.Miyamoto、F.Koyama：“图案化衬底上高应变 GaInAs-GaAs 量子阱的生长及其在多波长垂直腔面发射激光阵列中的应用”IEEE

T.Kondo, M.Arai, M.Azuchi, T.Uchida, T.Miyamoto, F.Koyama: "Effect of annealing on highly strained GaInAs/GaAs quantum wells"Jpn. J. Appl. Phys.. vol.41, no.6A. L612-L614 (2002)

T.Kondo、M.Arai、M.Azuchi、T.Uchida、T.Miyamoto、F.Koyama：“退火对高应变 GaInAs/GaAs 量子阱的影响”Jpn。

Takeru Amano, Fumio Koyama, Masakazu Arai, Akihiro Matsutani: "Micromachined GaAs/AlGaAs resonant-cavity light emitter with small temperature dependence of emission wavelength"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.42, no.11B. L1377-L1379 (2003)

Takeru Amano、Fumio Koyama、Masakazu Arai、Akihiro Matsutani：“微机械加工的 GaAs/AlGaAs 谐振腔光发射器，发射波长的温度依赖性较小”Jpn.J.Appl.Phys.. vol.42，no.11B。

T.Kondo, M.Arai, M.Azuchi, T.Uchida, A.Matsutani, T.Miyamoto, F.Koyama: "Singlemode fibre transmission using 1.2μm band GaInAs/GaAs surface emitting laser"Electron. Lett.. vol.38, no.16. 901-903 (2002)

T.Kondo、M.Arai、M.Azuchi、T.Uchida、A.Matsutani、T.Miyamoto、F.Koyama：“使用 1.2μm 波段 GaInAs/GaAs 表面发射激光器的单模光纤传输”Electron Lett.. vol。 38，第 901-903 号（2002）

Takashi Kondo, Masakazu Arai, Akihiro Matsutani, Tomoyuki Miyamoto, Fumio Koyama: "Isolator-free 10 Gb/s single-mode fiber data transmission using 1.1 um GalnAs/GaAs vertical cavity surface emitting laser"Electron.Lett.. Vol.40,no.1. 65-66 (2004)

Takashi Kondo、Masakazu Arai、Akihiro Matsutani、Tomoyuki Miyamoto、Fumio Koyama：“使用 1.1 um GalnAs/GaAs 垂直腔表面发射激光器的无隔离器 10 Gb/s 单模光纤数据传输”Electron.Lett.. Vol.40，