サブバンド間遷移超高速光スイッチの低エネルギー動作化に関する研究

子带间跃迁超快光开关低能耗运行研究

• 批准号: 07F07614
• 负责人: 秋本 良一
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07614/
• 关键词: サブバンド間遷移; 超高速全光スイッチ; 量子井戸; 超高速光スイッチ; 吸収飽和; 位相変調

将来の大容量・超高速光通信・光信号処理技術にむけて、小型・低消費電力で動作するサブバンド間遷移型の超高速全光スイッチの研究開発を行ってきた。現状では低エネルギー化が当面の最重要課題となっている。本年度はInGaAs/AlAsSb量子井戸を対象としてスイッチ動作を生じさせる位相変調効果のメカニズム解明と高効率な位相変調効果を得るための量子井戸構造の設計指針についてさらに詳細な理論検討を進めた。昨年度の研究結果によりInGaAs/AlAsSb結合二重量子井戸において観測された位相変調特性の起源として、サブバンド間遷移の励起によりフェルミレベルが変化し、バンド間遷移分散が変調を受けるというモデルが有力な候補であることが明らかになった。本年度はこのモデルをさらに精密に検証するためには、サブバンド間遷移を光励起したときに発生する屈折率変化を、8x8kp摂動法により計算したバンド構造にもとづいて、実験との比較を行いメカニズムを検証した。特に最近InGaAs/AlAsSb結合二重量子井戸構造において、結合障壁層を従来のAlAsからAl0.5Ga0.5Asに変更すると位相変調効率が0.5rad/pJにまで増大することが発見されており、このメカニズムについて詳細な検討を行った。結合障壁層をAlAsからAlGaAsに変更すると、結合障壁層のポテンシャルが下がるため、井戸間の結合が強まり第一準位のエネルギーが下がる。このためバンド間遷移波長が長波長へシフトするため、バンド間遷移分散の効果が増強されて位相変調効率が増大していることがわかった。位相変調効率の結合障壁層Ga濃度依存性、キャリア濃度依存性について定量的な計算を行い、最適な構造を得るための指針を確立した。

Future の high-capacity, ultra-high speed optical communication, optical signal 処 manage technology に む け て, small size, low consumption power で す る サ ブ バ ン ド type migration between の ultra-fast all-optical ス イ ッ チ の research open 発 を line っ て き た. The current situation is that で で is at a low level エネ エネ ギ ギ が the most important issue at が is となって る る る. This year は InGaAs/AlAsSb quantum well opens を like と seaborne し て ス イ ッ チ action を raw じ さ せ る phase - adjustable working fruit の メ カ ニ ズ ム interpret と high working rate な phase - adjustable fruit comes unseen を る た め の の opens quantum well structure design pointer に つ い て さ ら に 検 な theory in detail please を into め た. Yesterday's annual の results に よ り InGaAs/AlAsSb combined with double quantum well opens に お い て 観 measuring さ れ た phase - adjustable features の origin と し て, サ ブ バ ン ド migration between の wound up に よ り フ ェ ル ミ レ ベ ル が - し, バ ン ド migration between dispersed が - adjustable を by け る と い う モ デ ル が powerful な alternate で あ る こ と が Ming ら か に な っ た . This year は こ の モ デ ル を さ ら に precision に 検 card す る た め に は, サ ブ バ ン ド migration between を excitation light up し た と き に 発 raw す る inflectional rate variations を, 8 x8kp, dynamic method に よ り computing し た バ ン ド tectonic に も と づ い て, be 験 と の is line を い メ カ ニ ズ ム を 検 card し た. Recently, に InGaAs/AlAsSb combined with double quantum well opens に お い て, combined with barrier layer を 従 to の AlAs か ら Al0.5 Ga0.5 As に - more す る と phase - adjustable working rate が 0.5 rad/pJ に ま で raised large す る こ と が 発 see さ れ て お り, こ の メ カ ニ ズ ム に つ い て detailed な 検 line for を っ た. Combined with barrier layer を AlAs か ら AlGaAs に - more す る と, combined with barrier layer の ポ テ ン シ ャ ル が under が る た め opens the well between の combined with strong が ま り first was reasonably a の エ ネ ル ギ ー が under が る. こ の た め バ ン ド migration between wavelength が long wavelength へ シ フ ト す る た め, バ ン ド migration between dispersed の unseen fruit が raised strong さ れ が て phase - adjustable working rate raised large し て い る こ と が わ か っ た. Phase - adjustable rate of unseen の combining Ga concentration dependence of barrier layer, キ ャ リ ア concentration dependence に つ い て quantitative な count を い, optimal な tectonic を る た め の pointer を establish し た.

项目成果

Wavelength dependent cross-phase-modulation induced by the intersubband excitation revealing a new dominant mechanism in InGaAs/A1AsSb coupled quantum well waveguides

子带间激发引起的波长相关交叉相位调制揭示了 InGaAs/AlAsSb 耦合量子阱波导的新主导机制

• 发表时间: 2008
• 作者: Cong Guangwei;他
• 通讯作者: 他

Mechanism of ultrafast modulation of the refraction index in photoexcited In_xGa_<1-x>As/AlAs_ySb_<1-y> quantum well waveguides

光激发In_xGa_<1-x>As/AlAs_ySb_<1-y>量子阱波导折射率超快调制机制

• 发表时间: 2008
• 期刊: Physical Review B 78
• 作者: GW. Cong;et al.
• 通讯作者: et al.

Broadband and Enhanced Picosecond Cross-phase Modulation in InGaAs/AlAsSb Quantum Well Wavreguides

InGaAs/AlAsSb 量子阱波导中的宽带和增强型皮秒交叉相位调制

• 发表时间: 2008
• 作者: GW. Cong;et al.
• 通讯作者: et al.

Experimental and theoretical study of cross-phase modulation in InGaAs/AlAsSb coupled double quantum wells with a AlGaAs coupling barrier

具有 AlGaAs 耦合势垒的 InGaAs/AlAsSb 耦合双量子阱交叉相位调制的实验和理论研究

• 发表时间: 2009
• 期刊: Physical Review B 80
• 作者: GW.Cong;et al.
• 通讯作者: et al.

Saturation Characteristics Simulation of Intersubband Absorption for [(CdS/ZnSe/BeTe)/(ZnSe/BeTe)] Coupled Quantum Wells

[(CdS/ZnSe/BeTe)/(ZnSe/BeTe)]耦合量子阱子带间吸收饱和特性模拟

• 发表时间: 2008
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 47
• 作者: GW. Cong;et al.
• 通讯作者: et al.