マイクロマシンを用いた微小共振器波長可変光フィルタ

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今回、GaAs/GaAlAsマイクロマシン光フィルタの波長可変化を高める研究を報告している。フィルタの片持ち梁を100μm長くすることによって、熱動作による波長可変化が0.14nm/Kに高まった。熱膨張層を半分の多層膜の厚さに厚くすることにより、最大波長可変化0.84nm/Kが可能であることを示した。マイクロマシン構造を用いた長波長面発光レーザ及び共振型光検出器を提案し、片持ち梁構造の熱膨張層を導入することにより、波長温度無依存動作の可能性を示した。通常の半導体材料では、温度変化に伴い屈折率が変化ため、半導体レーザ及び共振型光検出器の波長安定化が課題となる。一方,片持ち梁構造においては、温度上昇によるバイモルフ効果によって、共振器長を制御することが可能となり、適切な片持ち梁構造を設計することで共振波長の温度係数を抑制し、発振波長の安定化が期待される。温度無依存動作を達成するため、FIBで上のInP層をエッチングした片持ち梁長95μmのマイクロマシン面発光レーザ構造を用いることで、温度変化に対する波長シフト量が面発光レーザの発振特性において、0.0016nm/Kであることを観測した。典型的な半導体レーザの波長シフト量が0.1nm/K程度(60倍以上大きい)であるため、バイモルフ効果を持つ片持ち梁構造によって,単モード半導体レーザの温度無依存動作の可能性が確認された。測定した発振特性において、出力光の偏光安定化が示された。なお、共振型光検出器のため、上のInP層をエッチングしなかった片持ち梁85μmの共振波長シフト量が0.03nm/Kであることを観測した。その結果、温度依存の少ない半導体デバイスを実現できる可能性が確認された。