細線状活性層を用いる高性能光通信用半導体レーザの研究

使用细线有源层的高性能光通信半导体激光器的研究

• 批准号: 04J04385
• 负责人: 大平 和哉
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-04J04385/
• 关键词: 光通信工学; 半導体レーザ; 分布帰還型レーザ; 光集積デバイス; GaInAsP; 有機金属気相成長法; 電子線露光; ドライエッチング

光通信網の普及に伴い、半導体レーザ光源に更なる低消費電力動作、多機能化などの一層の高性能化が要求されている。本研究では、電子ビーム露光法・ドライエッチング・OMVPE埋め込み成長による作製法を用いて、細線状活性層を有する1.55μm波長帯高性能半導体レーザの提案・作製を行った。低電流かつ高効率動作が可能な半導体レーザ実現のために、異なる活性層幅で遷移エネルギーに差異があることを利用した新しい集積法を提案した。本集積法を用いて活性層幅の異なる2つの領域(DFB/DBR領域)を集積し光出力を片端面に集中させることで、低しきい値動作を維持したまま高効率動作が可能な分布反射型(DR)レーザを提案・実現した。理論解析より、しきい値電流を半減させつつ効率向上が可能であることを明らかにし、作製した素子において、最低しきい値電流1.1mA、前端面からの外部微分量子効率36%の高出力特性を実証した。また、共振器内部に位相シフト回折格子を導入することで、更にしきい値電流の低減が可能であることを理論解析より明らかにし、作製した素子において、低しきい値電流1.2mAを得た。いずれの素子においても40dB以上の副モード抑圧比が得られ、低電流・高効率・安定単一モード動作を実証した。また、この作製技術を用いてこれまで実現されていない単一素子で連続的な波長挿引が可能な連続波長可変レーザの実現を目指し、回折格子周期または等価屈折率を軸方向に変化させた(チャープ型)細線状活性層を持つDFBレーザの理論解析を行った。その結果、利得結合型解析格子を用い、励起領域長200μm、チャープ量0.5nm/μmとすることで、全動作波長域で安定単一モード動作が可能であることを明らかにし、励起領域を移動させることで連続した波長挿引の可能性を示した。本構造は波長制御性が良く、安定単一モードで連続可変が可能であると期待できる。

With the popularization of optical communication network, semiconductor light source, low power consumption operation, multifunction and high performance are required. This research aims to propose and manufacture high-performance semiconductors with a wavelength band of 1.55μm using electronic video exposure, Dora Electronics Manufacturing, and OMVPE manufacturing methods for embedded growth, including a thin wire-shaped active layer. Low current and high efficiency operation are possible for semiconductor devices. The difference in active layer amplitude is proposed by using the new accumulation method. This lumping method uses the active layer amplitude difference in two areas (DFB/DBR areas) to lumping, optical output concentration in the chip end face, low and medium value operation, high efficiency operation, and distributed reflection (DR) type operation. Theoretical analysis: current value: half decrease; efficiency: upward; possibility: upward; control: upward; minimum current: 1.1mA; external differential quantum efficiency: 36%; high output characteristic: realized. The phase of the resonator is reduced to 1.2mA. In the middle of the cell, the secondary voltage suppression ratio of more than 40dB is obtained, and the operation of low current, high efficiency and stable is realized. The theoretical analysis of the thin linear active layer of DFB is carried out by using the method of manufacturing technology, such as the wavelength of a single photon, and the wavelength of a single photon. The results show that the excitation field length is 200μm, the excitation range is 0.5 nm/μm, and the possibility of stable single-mode operation in the full operating wavelength range is shown. The structure has good wavelength control property, stable stability, high reliability and high reliability.

项目成果

Low-threshold and high-efficiency operation of distributed reflector lasers with width-modulated wirelike active regions

具有宽度调制线状有源区的分布式反射激光器的低阈值和高效率操作

• 发表时间: 2005
• 期刊: IEEE J.Select. Topics Quantum Electron. vol.11, no.5
• 作者: 柿部剛史;大野弘幸;桜庭裕弥;K.Ohira
• 通讯作者: K.Ohira

Low Threshold Distributed Reflector Laser Consisting of Wide and Narrow Wirelike Active Regions

由宽窄线状有源区组成的低阈值分布式反射激光器

• 发表时间: 2005
• 期刊: IEEE Photon. Technol. Lett. 17・2
• 作者: Masataka Ohta;Tomoyuki Miyamoto;Tetsuya Matsuura;Yasutaka Matsui;Tatsuya Furuhata;Fumio Koyama;K.Ohira;K.Ohira
• 通讯作者: K.Ohira

Low-threshold and high-efficiency operation of 1.5μm distributed reflector laser with DFB grating and Q-wire DBR sections

具有 DFB 光栅和 Q 线 DBR 部分的 1.5μm 分布式反射激光器的低阈值和高效率运行

• 发表时间: 2004
• 期刊: Electron. Lett. 40・20
• 作者: Masataka Ohta;Tomoyuki Miyamoto;Tetsuya Matsuura;Yasutaka Matsui;Tatsuya Furuhata;Fumio Koyama;K.Ohira;K.Ohira;K.Ohira
• 通讯作者: K.Ohira