Ultra-low threshold and spontaneous emission control in semiconductor microdisk lasers

半导体微盘激光器的超低阈值和自发发射控制

基本信息

  • 批准号:
    10450025
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We obtained the following achievements on microdisk lasers :1. Ultra-small cavity : The injection lasing was obtained in 2-μm-diameter and 0.2-μm-thickness GaInAsP microdisk. The cavity volume is 0.4 μm^3. Although this value is larger than that achieved in a single defect photonic crystal laser, it is still the smallest for injection lasers. Such a small cavity provides various evidences of the spontaneous emission control.2. Ultra-low threshold : I_<th>=40μA was achieved under cw condition, the lowest record for GaInAsP lasers. The effective J_<th> is 320 A/cm_2 (80 A/cm_2 per QW). Key issues for lower threshold are the reduction in scattering loss caused by the roughness in the microdisk, and the balance between the carrier diffusion and the scattering loss at post edges. A threshold less than 10 μA and internal efficiency higher than 50 % will be possible by the engineering of whispering gallery modes, free carrier absorption, strain relaxation in QWs, etc.3. Fragileness : This wil … More l be a problem in future applications. To satisfy both the mechanical strength and optical confinement, a microdisk buried by the selectively oxidized AlInAs claddings was proposed. The depth and the optical absorption in the oxidized claddings are key issues to be investigated.4. Strong optical confinement : The low threshold is obtained by the total internal reflection at microdisk boundaries, which is unsuitable for light extraction. The evanescent coupling of microdisk elements was investigated by the FDTD simulation. Over 60 % extraction efficiency is expected by the <0.3 μm space between the microdisk elements.5. Evanescent field spreading around the microdisk : This feature can be used in a near field probe sensor. The lasing characteristic is modulated by the surface profile of an object put close to the microdisk. A spatial resolution of 〜λ/10 were expected theoretically and experimentally. The scanning microscopy against metal and dielectric objects was demonstrated by the use of this active probe. Less
我们在微台面激光器上获得了以下成就:1。超小腔:在2μm直径和0.2μm-厚度Gainasp Microdisp中获得注射激光。腔体积为0.4μm^3。尽管该值大于在单个缺陷光子晶体激光器中实现的值,但它仍然是注射激光器最小的值。如此小的空腔提供了赞助发射控制的各种证据。2。超低阈值:I_ <th> =40μa在CW条件下达到了最低的GANASP激光器记录。有效的J_ <th>为320 A/CM_2(每QW 80 A/CM_2)。较低阈值的关键问题是由微型风险的粗糙度以及载体扩散与后边缘处的散射损失之间的平衡造成的散射损失减少。通过低语画廊模式,自由载体吸收,QWS中的应变松弛等,将可能实现小于10μA的阈值和高于50%的内部效率。3。脆弱性:这会在未来的应用中成为一个问题。为了满足机械强度和光学限制,提出了由选择性氧化的Alinas claddings构建的微型遇险。氧化壁板中的深度和光吸收是要研究的关键问题4。强烈的光学限制:低阈值是通过在微视孔边界处的总内部反射获得的,这不适合萃取。通过FDTD仿真研究了微视元元素的诱发偶联。微型元素之间的<0.3μm空间预期超过60%的提取效率5。 evanevenscent在微台面周围扩散:此功能可在近场探针传感器中使用。激光特性是由一个靠近微型风险的对象的表面曲线调节的。预期的理论和实验可以预期〜λ/10的空间分辨率。通过使用该活性探针,证明了针对金属和顽固物体的扫描显微镜。较少的

项目成果

期刊论文数量(72)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
N.Fukaya,D.Ohsaki and T.Baba: "2D photonic crystal wareguides with 60-degree-bends in a slab"Japanese Journal of Applied Physics. 39・5A. 2619-2623 (2000)
N.Fukaya、D.Ohsaki 和 T.Baba:“平板中具有 60 度弯曲的 2D 光子晶体制品指南”日本应用物理学杂志 39・5A 2619-2623 (2000)。
  • DOI:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
A.Sakai and T.Baba: "FDTD simulation of photonic devices and circuits based on circular and fan-shaped disks"IEEE/OSA J.Lightwave Technol.. vol.17, no.8. 1493-1499 (1999)
A.Sakai 和 T.Baba:“基于圆形和扇形盘的光子器件和电路的 FDTD 模拟”IEEE/OSA J.Lightwave Technol.. vol.17,no.8。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Fujita,T.Baba 他: "Ultra-small and ultra-low threshold microdisk injection laser"IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 5・6. 673-681 (1999)
M. Fujita、T. Baba 等人:“超小型和超低阈值微盘注入激光器”IEEE 量子电子学精选期刊 5・6 (1999)。
  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Yamada,A.Sakai and T.Baba: "2-D imaging of nanometer object by microdisk near field sensor"Proceeding of Optoelectronic Conference. 14C-1-5 (2000)
H.Yamada、A.Sakai 和 T.Baba:“通过微盘近场传感器对纳米物体进行二维成像”光电会议论文集。
  • DOI:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
馬場俊彦: "量子光学ハンドブック(大津・荒川編集)"朝倉書店. 979 (1999)
马场俊彦:《量子光学手册(大津和荒川编)》朝仓书店 979(1999)。
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    $ 7.3万
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