半導体吸収回折格子の可飽和光吸収メカニズムの解明

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1.低チャープ光短パルスの観測:吸収回折格子利得結合分布帰還型(GC DFB)レーザを利得スイッチング駆動し,発生する光パルスの時間分解スペクトルを,ストリークカメラを用いて測定した.光パルスは,比較用の従来型レーザに比べ時間幅が小さいのみならず,波長チャーピングが極めて小さいことが確認された.2.吸収回折格子からの自然放出光の観測:次に,直流駆動した吸収回折格子GC DFBレーザの側方に大口径ファイバーを近づけ,その出口を光スペクトラムアナライザに接続したところ,吸収格子からの自然放出光が観測された.これにより,レーザ活性層で発生する自然放出光/誘導放出光が,吸収格子に光励起キャリアを生成していることが明らかになった.3.吸収格子キャリアを考慮したレート方程式解析:上記の実験事実に基づき,吸収格子のキャリアダイナミクスを考慮した拡張レート方程式解析を行った.その結果,光短パルス発生時の活性層キャリア減少の影響が,吸収格子中の光励起キャリアの増加によって相殺されることがわかった.これが,吸収回折格子GCDFBレーザに低チャープ性をもたらす起源であると結論される.このレート方程式解析により,パルス時間幅のバイアス電流依存性も説明することができた.4.パルス形状改善の方策:吸収回折格子GCDFBレーザから発生する光短パルスには,応用上問題となる可能性のある裾引きが見られた.これを抑制するには,吸収格子のキャリア寿命を短縮化することが有効であることを示した.キャリア寿命を1/5にすると,パルスの裾引きはほとんどなくなる.