半導体レーザ増幅器中の4光波混合を用いた波長選択信号再生の研究

半導体光増幅器(SOA)の極短光パルスに対する利得飽和特性、およびSOA中の4光波混合とその多重分離(DEMUX)への応用に関する研究を行い、以下の点について成果を得た。1.SOAのフェムト秒光パルスに対する利得飽和特性組成の異なる量子井戸を複数積層した活性層を用いることにより利得幅を拡大した、MQW構造SOAにフェムト秒光パルスを入力し、利得飽和特性を評価した。その結果、利得飽和の波長依存性は小さいが、わずかに長波長ほど飽和出力が大きいことがわかった。これは、エネルギーの高い準位から低い準位へ、キャリアが供給されているためであると考えられる。2.ポンプープローブ法によるSOA利得ダイナミックスの測定直交偏光ポンプ-プローブ法を用いて、利得幅を拡大したSOAの光学利得のダイナミックスを測定し、数100fsの高速応答が得られることが分かった。利得幅を拡大したSOAでは利得の偏光依存性が大きく、又、利得が最大になる波長も偏光により異なる。そこで、同一の偏光でも利得のダイナミックスが測定できるように、ヘテロダインポンプ-プローブ法を実現し、高速応答性を確認した。3.SOA中の4光波混合のDEMUXへの応用SOAを光非線形媒質として用い、サブピコ秒光パルス間の4光波混合特性について理論的に検討した。特に多チャンネルの信号が波長の異なる出力として同時にとり出せる多重分離(DEMUX)への応用を目的として解析した。これは時分割多重信号の周波数多重信号への変換でもある。その結果、DEMUXの最高速度は主にSOAの利得帯域幅で決まっており、利得帯域幅の広いSOAの実現が不可欠であることがわかった。

半導体光増幅器(SOA)の極短光パルスに対する利得飽和特性、およびSOA中の4光波混合とその多重分離(DEMUX)への応用に関する研究を行い、以下の点について成果を得た。1.SOAのフェムト秒光パルスに対する利得飽和特性組成の異なる量子井戸を複数積層した活性層を用いることにより利得幅を拡大した、MQW構造SOAにフェムト秒光パルスを入力し、利得飽和特性を評価した。その結果、利得飽和の波長依存性は小さいが、わずかに長波長ほど飽和出力が大きいことがわかった。これは、エネルギーの高い準位から低い準位へ、キャリアが供給されているためであると考えられる。2.ポンプープローブ法によるSOA利得ダイナミックスの測定直交偏光ポンプ-プローブ法を用いて、利得幅を拡大したSOAの光学利得のダイナミックスを測定し、数100fsの高速応答が得られることが分かった。利得幅を拡大したSOAでは利得の偏光依存性が大きく、又、利得が最大になる波長も偏光により異なる。そこで、同一の偏光でも利得のダイナミックスが測定できるように、ヘテロダインポンプ-プローブ法を実現し、高速応答性を確認した。3.SOA中の4光波混合のDEMUXへの応用SOAを光非線形媒質として用い、サブピコ秒光パルス間の4光波混合特性について理論的に検討した。特に多チャンネルの信号が波長の異なる出力として同時にとり出せる多重分離(DEMUX)への応用を目的として解析した。これは時分割多重信号の周波数多重信号への変換でもある。その結果、DEMUXの最高速度は主にSOAの利得帯域幅で決まっており、利得帯域幅の広いSOAの実現が不可欠であることがわかった。