細線状活性層を用いた極低消費電力集積型レーザ光源の実現と高速動作化

利用细线有源层和高速运行实现超低功耗集成激光光源

• 批准号: 09J08757
• 负责人: 李 承勲
• 金额: $ 0.9万
• 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: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J08757/
• 关键词: 半導体レーザ; 分布反射型レーザ; 反射戻り光; 光注入同期; InP

本研究は、昨年度まで行ってきた細線状活性層を用いる分布反射型レーザ(DRレーザ)の低電流・高効率動作化に関する研究をさらに推進し、動特性の観点から低消費電力光源として優れた特性を実現することを目的として行った。半導体レーザの直接変調速度を次世代の高速光通信に対応できるように向上させる方法として光注入同期が知られるが、本研究課題の細線状活性層のDRレーザに光注入同期を行う場合、その低しきい値電流特性・活性層分離構造によって高い変調帯域を低電流で実現することが可能と考えられる。これまで試作してきたGaInAsP/InP材料による1550nm波長帯で低電流動作する細線状活性層のDRレーザを用い、5mAの低いバイアス電流の条件で光注入同期を行った結果、単独の素子で動作した場合より約1桁高い3dB帯域15.5GHzが得られ、細線状活性層DRレーザの動的低消費電力動作を実証することに成功した。また、バイアス電流5mAにおいて10Gb/sの直接変調を行い、エラーフリー特性を確認した。さらに、細線状活性層を用いた半導体レーザの優位性として反射戻り光耐性を検討し、実験的に検証した。評価に用いたしきい値電流1mAのDRレーザにおいて、戻り光誘起雑音が急激に増加する臨界戻り光量は-12.5dBとなり、従来の半導体レーザより10dB以上強い戻り光耐性を有していることが実験的明らかとなった。つぎに、光アイソレータを使用せずに25Gb/sの光ファイバ伝送実験を行った。臨界戻り光量以上の戻り光量-10.5dBにおいてエラーフリーで10km伝送が得られた。以上の結果より、細線状活性層を用いたDRレーザは光アイソレータフリーの費用効率の高いレーザモジュールへの応用可能性が高いことが実験的に示された。

This study aims to advance the research on low current and high efficiency operation of thin linear active layer, and to realize low power consumption light source characteristics. The method of direct modulation speed of semiconductor is used for high-speed optical communication in the next generation, and the method of light injection synchronization is used for realizing the low current characteristic and the high current in the active layer separation structure. This experiment successfully demonstrated the low power consumption operation of thin linear active layer DR in GaInAsP/InP material in wavelength range of 1550nm, and the low power consumption operation of thin linear active layer DR in wavelength range of 15.5 GHz. 5mA to 10Gb/s and confirm the characteristics of direct modulation. In addition, the thin linear active layer is used for the optimization of the semiconductor layer, and the reflection light resistance is discussed. Evaluation of the critical light intensity-12.5dB for light-induced noise increase due to current 1mA and DR-induced noise increase due to light-induced noise increase due to semiconductor noise increase due to light-induced noise. 25Gb/s optical fiber transmission system is used in the field. Above the critical light level, the light level is-10.5dB, and the transmission is 10km. As a result, the thin linear active layer has a high cost efficiency and a high possibility of being used.

项目成果

光注入同期による活性層分離型分布反射型レーザの変調帯域増大

通过光注入锁定提高有源层分离分布反射激光器的调制频带

• 发表时间: 2010
• 作者: Adachi Y;Osada T;Spoms O;Watanabe T;Matsui T;Miyamoto K;Miyashita Y;李承勲
• 通讯作者: 李承勲

Bandwidth Enhancement of Distributed Reflector Lasers at Low Bias Current by Optical Injection Locking

通过光注入锁定增强分布式反射激光器在低偏置电流下的带宽

• 发表时间: 2010
• 作者: Arimasa Matsumoto;Laurean Ilies;Eiichi Nakamura;松本有正・NORINDER Jakob・吉戒直彦・中村栄一;Daimon Takaaki;Hara Kahori;Fujii Tsuguru;藤井告;Kawaoka Shinpei;Fujii Tsuguru;Fujii Tsuguru;Fujii Tsuguru;Fujii Tsuguru;Abe Hiroaki;Tsuguru Fujii;Tsuguru Fujii;Daimon Takaaki;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;Tsuguru Fujii;劉芳伶;S.Lee;李承勲
• 通讯作者: 李承勲

High Optical-Feedback Tolerance of Distributed Reflector Lasers with Wirelike Active Regions for Isolator-Free Operation

具有线状有源区域的分布式反射激光器的高光反馈容差，可实现无隔离器操作

• 发表时间: 2009
• 期刊: IEEE Photon.Technol.Lett. Vol.21
• 作者: Arimasa Matsumoto;Laurean Ilies;Eiichi Nakamura;松本有正・NORINDER Jakob・吉戒直彦・中村栄一;Daimon Takaaki;Hara Kahori;Fujii Tsuguru;藤井告;Kawaoka Shinpei;Fujii Tsuguru;Fujii Tsuguru;Fujii Tsuguru;Fujii Tsuguru;Abe Hiroaki;Tsuguru Fujii;Tsuguru Fujii;Daimon Takaaki;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;藤井告;Tsuguru Fujii;劉芳伶;S.Lee
• 通讯作者: S.Lee

細線状活性層を有する分布反射型(DR)レーザの光注入同期

具有细线有源层的分布式反射（DR）激光器的光注入同步

• 发表时间: 2010
• 作者: Matsui T;Tamura K;Koyano KW;Takeuchi D;Adachi Y;Osada T;Miyashita Y;李承勲
• 通讯作者: 李承勲

High External Feedback Tolerance of Distributed Reflector Lasers with Wirelike Active Regions

具有线状有源区域的分布式反射激光器的高外部反馈容差

• 发表时间: 2009
• 作者: Teppei Matsui;Keita Tamura;Kenji W.Koyano;Daigo Takeuchi;Yusuke Adachi;Takahiro Osada;Yasushi Miyashita;李承勲
• 通讯作者: 李承勲