離調効果を導入した光双安定半導体レーザの高性能化, 複合化に関する研究

失谐光学双稳态半导体激光器的高性能与复合化研究

• 批准号: 62550278
• 负责人: 藤井 陽一
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1987
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1987 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62550278/
• 关键词: 光双安定; 半導体レーザ; 光スイッチ; 微分利得

将来の光情報処理・光コンピューティングの有力素子と考えられる双安定半導体レーザへのDFB構造の導入およびその離調効果の利用によって, 素子の高性能化が可能であることを理論的, 実験的に示した. 双安定DFBレーザにおける離調効果の理論的検討にあたっては, まず, 半導体レーザの利得スペクトルを考慮した解析法を提案し, これまで用いられてきた方法よりも厳密な特性解析を可能であることをしめした. この新たに提案した解析法に基づき, 双安定DFBレーザの静特性, 動特性を詳細に解析した. その結果, 静特性については, 双安定性を特徴づけるヒステリシス幅, 立ち上がり, 立ち下がり閾値は発振波長に非常に強く依存しているので, 離調による制御が可能なことが明らかとなった. 動特性では, 短波長側への離調によって, スイッチング速度はON・OFF動作とも2倍以上に高速化できる可能性があることを示した. この速度向上は, 離調にともなう増幅領域の微分利得増大によるところが大きく, ON動作におけるスイッチON遅れ時間は微分利得にほぼ比例していて, OFF動作における立ち下がり時間は微分利得と光子密度の積の平方根にほぼ比例して高速化されることがわかった. また同時に, スイッチOFF実現に必要なリセットパルス幅も短波長側への離調によって短縮されることが示された. さらに, スイッチング速度については, 活性層へのpドーピングによる一層の高速化を検討し, 最適なドーピングレベルの存在を明らかにした. 一方, 2電極構造の双安定DFBレーザを用いた基礎的な実験を行ない, 離調によるヒステリシス幅および閾値の変動を実験的に確認するとともに, これを高速化する可能性についても見通しを得た. これらを総合して, 離調効果を積極的に利用することによって, 光双安定レーザの特性を大幅に改善する可能性があることが新しい知見としてえられた.

In the future, the optical information processing, optical fiber structure, power element, etc. will be introduced into the bistable semiconductor structure, and the use of high performance elements will be possible. A theoretical analysis of the effects of bistable DFB is proposed, which is based on the consideration of the gain of semiconductor. The static and dynamic characteristics of bistable DFB are analyzed in detail. As a result, the static characteristics are very dependent on the threshold wavelength, and the stability characteristics are very stable. Dynamic characteristics, short wavelength side tuning, speed, ON/OFF operation, more than twice the speed, possibility of high speed, etc. The differential gain of the amplitude field increases with the speed upward, and the differential gain of the time field increases with the speed upward. At the same time, it is necessary to reduce the wavelength of the short wavelength side by shortening the wavelength of the short wavelength side. In addition, the speed of the active layer is reduced, and the speed of the active layer is increased. The bi-stable DFB structure of a square, 2-electrode structure is used in the basic operation, the off-tuning, the amplitude and the threshold value are determined, and the possibility of speeding up is obtained. The possibility of greatly improving the characteristics of the optical bistable system is discussed in this paper.

项目成果

Hajime Shoji, Yasuhiko Arakawa, and Yoichi Fujii: The Transaction of the IEICE. E70-4. 309-311 (1987)

Hajime Shoji、Yasuhiko Arakawa 和 Yoichi Fujii：IEICE 的交易。

藤井陽一編: "先端光技術" アグネ承風社, 282 (1988)

藤井阳一主编：《先进光学技术》Agne Seifusha，282（1988）

Yoichi Fujii and C.D.Hussey: IEE Proceedings. 133-4. 249-255 (1986)

Yoichi Fujii 和 C.D.Hussey：IEE 论文集。

小路元,荒川泰彦,藤井陽一: 電子通信学会光・量子エレクトロニクス研究会. OQE86-159. 95-101 (1987)

Hajime Koji、Yasuhiko Arakawa、Yoichi Fujii：电子和通信工程师学会光学和量子电子研究组。OQE86-159 (1987)。

小路元,荒川泰彦,藤井陽一: 電子情報通信学会光・量子エレクトロニクス研究会. OQE87-54. (1987)

Hajime Koji、Yasuhiko Arakawa、Yoichi Fujii：电子、信息和通信工程师研究所光学和量子电子研究组 (1987)。