量子ドットのサブバンド間遷移に基づく超高速面型光ゲートデバイスの実現

基于量子点子带间跃迁的超快平面光闸器件的实现

基本信息

  • 批准号:
    21656083
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
  • 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

项目摘要

将来の光信号処理に必要となる100Gb/sから1Tb/s級の超高速化に向けて、基本素子となる超高速全光学型ゲート機能デバイスの実現が必須である。特に,光実装が簡単で、超大容量・多チャネル化にも対応できる、面型構造光ゲートデバイスの実現が急務である。本研究は、量子ドットと1次元フォフォトニック結晶とを組み合わせて非線形性の増強を行って、高効率、かつ面型構造を有する光ゲートデバイスを実現することを目的とする。本年度は、最適化した量子ドット光スイッチ素子の製作と新しい非線形評価システムによる特性評価を進め、以下の成果を得た。(1)光スイッチの設計では、電子第1励起準位が1.3μm付近の長波長領域に対応する量子ドットを用い、また、この励起準位と基底準位との間のサブバンド間遷移に基づく超高速緩和を利用することとした。さらに、出力の最大化のために最適化を行った多層膜共振器構造(16/30周期)を採用した面型光スイッチを製作した。(2)このデバイスの応答特性をポンプ・プローブ法により測定し、1.24μmの波長で、20psの超高速応答と、2.5fJ/μm^2の低スイッチングエネルギーを観測した。(3)量子ドットの非線形性の評価を深めるために、マッハツェンダー干渉計配置を持つ位相変化測定系を構築し、デバイスの光励起時における位相変化量特性の詳細な評価を行った。その結果、励起エネルギー0.2fJ/μm^2における位相変化として18゜を観測した。これは面型光スイッチにおける充分大きい位相変化の検出に初めて成功したものであり、同時に量子ドット面型光スイッチが、さらなる超高速・低エネルギーの光ゲート動作に向けて有効なマッハツェンダー型光スイッチの製作に適用出来ることを実証したものである。以上により、量子ドット面型全光スイッチデバイスの基本動作を実証するとともに、さらなる超高速・低エネルギーの光ゲート動作の実現可能性を明らかにした。
In the future, it is necessary to realize the ultra-high speed of 100Gb/s and 1Tb/s optical signal processing, and it is necessary to realize the ultra-high speed all-optical signal processing. In particular, optical equipment is simple, ultra-large capacity, multi-generation, and the implementation of planar structure optical equipment is urgent. In this study, the quantum structure of 1-dimensional crystal is combined with the nonlinear structure to increase the strength, high efficiency and surface structure. This year, we have made progress in the evaluation of the characteristics of the optimized optical element and the new non-linear evaluation system, and the following achievements have been obtained. (1)The design of optical and electronic excitation levels up to 1.3μm near the long-wavelength region, quantum transfer between excitation levels and substrate levels, and ultra-high-speed mitigation. The multilayer resonator structure (16/30 cycle) is optimized for maximum output and fabrication by using planar optics. (2)The wavelength of 1.24μm, the ultra-high speed of 20ps, and the low speed of 2.5 fJ/μm^2 were measured. (3)A detailed evaluation of the phase variation characteristics of quantum nonlinearities is carried out by constructing a phase variation measurement system for quantum nonlinearities. The result is that the excitation is 0.2fJ/μm^2 and the phase is 18. This is the first time that we have successfully developed a quantum planar optical system, and the second time that we have developed a quantum planar optical system, and the third time that we have developed a quantum planar optical system. The possibility of realizing the basic operation of the optical fiber with high speed and low speed is clearly demonstrated.

项目成果

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专利数量(0)
Temperature-Dependent Carrier Tunnelling for Self-Assembled InAs/GaAs Quantum Dots Using GaAsN Quantum well Injector
使用 GaAsN 量子阱注入器实现自组装 InAs/GaAs 量子点的温度相关载流子隧道
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    C.Y.Jin;S.Ohta;M.Hopkinson;O.Kojima;T.Kita;O.Wada
  • 通讯作者:
    O.Wada
半導体光デバイス技術のイノベーション
半导体光器件技术创新
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    C.Y.Jin;O.Kojima;T.Inoue;T.Kita;O.Wada;M.Hopkinson;K.Akahane;和田修
  • 通讯作者:
    和田修
A Tunnel Injection Structure for Speeding up Carrier Dynamics in IaAs/GaAs Quantum Dots Usine a GaNAs Quantum-Well Injector
使用 GaN 量子阱注入器加速 IaAs/GaAs 量子点载流子动力学的隧道注入结构
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    C.Y.Jin;S.Ohta;M.Hopkinson;O.Kojima;T.Kita;O.Wada
  • 通讯作者:
    O.Wada
Progresses in Semiconductor-Based Ultrafast Signal Processing Devices for Green Photonics
用于绿色光子学的半导体超快信号处理器件的进展
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  • DOI:
    10.1109/jqe.2010.2053916
  • 发表时间:
    2010-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    C. Jin;O. Kojima;Tomoyasu Inoue;T. Kita;O. Wada;M. Hopkinson;K. Akahane
  • 通讯作者:
    C. Jin;O. Kojima;Tomoyasu Inoue;T. Kita;O. Wada;M. Hopkinson;K. Akahane
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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    Grant-in-Aid for JSPS Fellows

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知道了