変調ポテンシャル量子井戸による光路切替えスイッチのデジタル動作

使用调制势量子阱进行光路切换的数字操作

• 批准号: 12750035
• 负责人: 加藤 正樹
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750035/
• 关键词: マッハチェンダー干渉計; 変調ポテンシャル量子井戸; マッハツェンダー干渉計; バルク半導体; 偏光無依存動作

今年度は、マッハツェンダー干渉型光スイッチに、特別な量子井戸構造を組み込むことにより、あるしきい値電圧(電界)付近で急峻に光の出力ポートが切り替わるような光スイッチの検討を行った。具体的には、コンピュータシミュレーションにより、量子井戸構造の最適化を行った。通常用いられる矩形量子井戸の両方の端付近にある程度の厚さを持った障壁層を挿入することで、無電界時に中央の井戸に閉じ込められていた電子・ホールの波動関数が、電界印加時に左右の井戸に移動するようになる。障壁層の厚さを変化させることで、この波動関数の移動するしきい値電界を制御することができるようになる。また、電子とホールとで障壁をトンネルする確率が異なるため、左右の障壁層の厚さを最適化することで、効率よく波動関数を移動させることができる。このような波動関数の制御ができると、あるしきい値電界で急激に吸収が広い波長範囲にわたって減少するため、その結果として生じる屈折率変化も急峻かつ非常に大きなものとなる。その結果、デジタル的な動作が可能な光スイッチが実現可能となる。このようなアイデアの下、InGaAs/InAlAs材料系について、量子井戸構造の最適化を行った。最適構造は、障壁層の厚さが2.7nm、中央の井戸幅が3.8nm、電子の波動関数のしみだしを促進するための井戸の井戸幅が5.6nm、ホールの波動関数のしみだしを促進する井戸の井戸幅が4.7nmであることが分かった。

今年，通过将特殊的量子井结构合并到Machtsender的干扰类型的光学开关中，突然将轻型输出端口突然在特定电压（电场）附近切换。具体而言，计算机模拟已针对量子井结构进行了优化。通过在两个矩形量子井的两端插入一定厚度的屏障层，在施加电场时，在电场中左和右侧的电子 /霍尔的波函数将移至井。通过更改屏障层的厚度，可以控制移动此波函数的空值电场。另外，由于电子和大厅之间的屏障中隧道的概率是不同的，因此可以通过优化左右屏障的厚度有效地移动波函数。如果控制了这样的波函数，则在较大的波长范围内，一定缩放电场的吸收迅速降低，折射率的变化将陡峭且非常大。结果，可以实现可以执行数字运动的光开关。在这样的想法下，我们优化了Ingaas/Inalas材料系统的量子井结构的数量。最佳结构是屏障层的2.7 nm，中心井宽3.8 nm，井的井中5.6 nm，以促进电子波功能的刺激，从而促进了孔波函数的孔。井是4.7nm。

项目成果

並木良介,加藤正樹,中野義昭: "バルクInGaAsP/InPを用いたマッハツェンダー光スイッチの低電圧動作"第48回応用物理関連連合講演会. 28p-YF-1. (2001)

Ryosuke Namiki、Masaki Kato、Yoshiaki Nakano：“使用块状 InGaAsP/InP 的马赫-曾德尔光开关的低电压操作”第 48 届应用物理协会会议 (2001)。

並木良介, 加藤正樹, 中野義昭: "バルクInGaAsP/InPを用いたマッハツェンダー光スイッチの低電圧動作"第48回応用物理関連連合講演会. 28p-YF-1. (2001)

Ryosuke Namiki、Masaki Kato、Yoshiaki Nakano：“使用块状 InGaAsP/InP 的马赫-曾德尔光开关的低电压操作”第 48 届应用物理协会会议 (2001)。