非対称構造半導体量子井戸の2次非線形光学特性の研究

非对称结构半导体量子阱二阶非线性光学特性研究

• 批准号: 08650045
• 负责人: 近藤 高志
• 金额: $ 1.41万
• 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 (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650045/
• 关键词: 非線形光学; 波長変換; 光第2高調波発生; 差周波発生; 半導体量子井戸; 非対称構造; 励起子共鳴

1.参照用試料(GaAs)の評価AlGaAs量子井戸の非線形光学特性の評価時に用いるGaAsの非線形光学定数の絶対値を最初に測定した。発振波長1.533μmのDFBレーザを基本波光源としてSHG法によって絶対測定をおこない,d_<36>=119pm/Vという結果を得た。2.電場印加AlGaAs量子井戸の評価バルクGaAsとのSHG相対測定によって電場印加AlGaAs非対称量子井戸の非線形光学定数の測定をおこなった。測定に用いた試料はGaAs(100)基板上に成長した多重量子井戸で,Al_<0.18>Ga_<0.82>As井戸層(井戸幅10nm)とAl_<0.30>Ga_<0.70>As障壁層(障壁層幅5nm)とを47周期積層したものである。基本波光源としてFP型GaInAsPレーザにグレーティングフィードバックをかけた外部共振器型の波長可変半導体レーザを用いて,励起子順位からのdetuning(ΔE=E_<ex>-2hw)と試料に印加する電場(E_<bias>)とをパラメータとして測定をおこなった。測定の結果,ΔE=9.9meV,E_<bias>=59kV/cmで最大d_<15>=16pm/Vというかなり大きな値が得られた。しかしながら,これは単一量子井戸についておこなわれた理論計算の結果(d_<15>=60pm/V)よりも小さく,理論計算で無視していた井戸間の相互作用が影響しているものと考えられる。以上の研究を通じて、非対称構造半導体量子井戸の近赤外域での2次非線形光学特性を初めて定量的に評価することができた。今後は,光通信への応用を念頭に置いて差周波発生の実験をおこなっていきたいと考えている。

1. Evaluation of nonlinear optical properties of AlGaAs quantum wells with reference samples (GaAs) The wavelength of DFB is 1.533μm, and the wavelength of DFB is <36>119pm. 2. Electric field measurement of GaAs and SHG phase correlation in AlGaAs quantum wells For the determination of the sample size, multiple quantum wells were grown on GaAs(100) substrate,Al_<0.18>Ga_<0.82>As well layers (well width 10nm), Al_<0.30>Ga_<0.70>As barrier layers (barrier width 5nm), and 47 periodic multilayer layers. The fundamental wave source and FP type GaInAsP laser are used in the detection (ΔE=E_<ex>-2hw) and measurement of the electric field (E_<bias>) of the sample. The result of measurement is ΔE= 9.9meV, E_<bias>= 59kV/cm, d_<15>= 16pm/V, max. The theoretical calculation results (d_<15>=60pm/V) show that the interaction between quantum wells is ignored. The above studies provide a preliminary quantitative evaluation of the second-order nonlinear optical properties of semiconductor quantum wells with asymmetric structures. In the future, the optical communication system will be used for different frequency generation.

项目成果

T.Kondo: "A Comparative Study on Nonlinear Optical Properties of Chiral and Racemic 2-(α-Methylbenzylamino)-5-Nitropyridine Crystals" Nonlinear Opt.15. 163-166 (1996)

T.Kondo：“手性和外消旋 2-(α-甲基苯甲基氨基)-5-硝基吡啶晶体非线性光学性质的比较研究”Nonlinear Opt.163-166 (1996)。

I.Shoji: "A bosolute Scale of the Second-Order Nonlinear Optical Coefficients" J.Opt.Soc.B(to be Published). (1997)

I.Shoji：“二阶非线性光学系数的绝对尺度”J.Opt.Soc.B（待出版）。

近藤 高志: "「量子工学ハンドブック」量子工学の基礎・非線形光学効果" 朝倉書店(3月出版予定), (1997)

近藤隆：“‘量子工程手册’量子工程基础/非线性光学效应”朝仓书店（预定3月出版），（1997年）