半導体・磁性体複合構造を用いた非相反磁気光学デバイス及び集積化の研究

不可逆磁光器件及其半导体/磁性复合结构集成研究

• 批准号: 16031204
• 负责人: 清水 大雅
• 金额: $ 3.39万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16031204/
• 关键词: 導波路光アイソレータ; 半導体光増幅器; 磁気光学効果; 単結晶強磁性金属; 光集積回路; 偏波無依存動作; 集積光デバイス; InGaAsP

前年度までに、TEモード半導体能動導波路光アイソレータの実証に世界で初めて成功した。本研究の導波路光アイソレータの課題の一つは偏波無依存動作である。半導体レーザとのモノリシック集積素子を実現するためには、通常の半導体レーザの偏波であるTEモードだけでなく、TMモードに対しても光アイソレータ動作を実現する必要がある。TMモード導波路光アイソレータでは、磁気光学効果をもたらす強磁性金属を半導体光増幅器の電極としても用いる。原理提案された当初、強磁性金属電極としてFeなどの一般的な強磁性金属が想定されていた。これらは一般に真空蒸着法等で製膜され、多結晶である。しかし、これらの強磁性金属とInGaAsPなどの化合物半導体で低コンタクト抵抗を実現するのは必ずしも容易ではない。磁気光学効果の大きいFeとp型InGaAsP界面では通常はショットキー接合が形成される。低コンタクト抵抗実現のために熱処理を施すと、非強磁性複合化合物が形成されるなど、電極/半導体界面が熱力学的に不安定、かつ、磁気光学性能が劣化する。そこで強磁性金属として、分子線エピタキシャル成長法によって製膜可能な単結晶強磁性金属のMnAsを用いた。MnAsはGaAs基板上に原子レベルで平坦で、界面が熱力学的に安定なエピタキシャル薄膜を製膜できることが確立されている。本年度はInP基板上のTMモード半導体増幅器上にMnAs単結晶強磁性金属電極を分子線エピタキシャル成長法によって製膜することに成功し、低コンタクト抵抗を実現した。導波路光アイソレータに加工した素子で、波長1540nmにおいて9.8dB/mmの光アイソレーションを実現した。これらの特性はNi/Fe多結晶電極を用いた場合と比較して優れており、単結晶強磁性金属MnAsの電気的・熱力学的・磁気光学的特性と化合物半導体の光増幅特性を適切に組み合わせて得られた成果である。

In the previous year, the semi-guided physical energy guide light of the previous year was successful at the beginning of the world. The purpose of this study is to solve the problem of biased wave dependence in the field of road light. In general, half-body biased waves, partial waves, TE waves, TM waves, light signals, light, and so on. TM is used in the field of light transmission, magnetic optics and magnetic metal hemispherical optical framers. Principle proposal: at the beginning, strong magnetic metal electrodes are very important to Fe magnetic metal devices. In general, vacuum steaming method is used to study the properties of thin films and polycrystalline materials. The strong magnetic metal, InGaAsP, the compound, the half-body, the low temperature, the resistance, the strength, the temperature, the temperature and the temperature. The magnetic optical effect is large, the FeedP-type InGaAsP interface is usually high, and the bond is usually formed. The low temperature is resistant to the degradation of the mechanical properties of the electron beam, the formation of the non-strong magnetic compound, the instability of the mechanical properties of the cathode

项目成果

TM MODE WAVEGUIDE OPTICAL ISOLATOR BASED ON THE NONRECIPROCAL LOSS SHIFT

基于不可逆损耗漂移的TM模式波导光隔离器

• 发表时间: 2005
• 期刊: 2005 International Conference on Indium Phosphide and Related Materials
• 作者: A.Tackeuchi;R.Ohtsubo;K.Yamaguchi;T.Takagahara;高河原 俊秀(分担執筆);H.Shimizu;T.Amemiya
• 通讯作者: T.Amemiya

Fabrication and characterization of an InGaAsp/InP active waveguide optical isolator with 14.7 dB/mm TE mode nonreciprocal attenuation

• DOI: 10.1109/jlt.2005.861135
• 发表时间: 2006-01-01
• 期刊: JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY
• 影响因子: 4.7
• 作者: Shimizu, H;Nakano, Y
• 通讯作者: Nakano, Y

Fabrication of a TE Mode InGaAsP Active Waveguide Optical Isolator Based on the Nonreciprocal Loss shift

基于不可逆损耗偏移的TE模式InGaAsP有源波导光隔离器的制作

• 发表时间: 2005
• 期刊: 2004 Material Research Society Fall Meeting Symposium Proceeding
• 作者: H.Shimizu;Y.Nakano
• 通讯作者: Y.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