Study of ultrafast optical signal processing using polarization bistable VCSELs

使用偏振双稳态 VCSEL 进行超快光信号处理的研究

基本信息

  • 批准号:
    14350027
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.82万
  • 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:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We investigated mainly the following three topics to create new nonlinear optical functional devices based on the pitchfork bifurcation bistable operation of vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) and injection of spin-polarized electrons.(1)We studied the bistable switching between the two orthogonal polarization modes existing in the VCSEL with a squared shape waveguide. As one important all-optical signal processing, we have shown by our simulations that the 3R function (Retiming, Reshaping, and Regenerating) can be obtained using such a VCSEL. This 3R regeneration has a large optical gain of 16 dB for 10 Gbit/s and the optical gain was reduced with an increase in bit rate. The ON-OFF ratio is improved by the 3R regeneration up 100 Gbit/s.(2)We have proposed the optical buffer memory using a two-dimensional array of the ultrafast polarization bistable VCSELs. Optical buffer memory is an important device for photonic packet switching. First, the polarization of the VCSELs are reset by an optical reset pulse. Ultrafast optical signals are converted to spatially parallel signals and injected into the VCSELs together with optical set pulses. Only when the optical signals and the optical set pulses are simultaneously injected into the VCSELs, the VCSELs change their polarization. Therefore, the VCSELs emit the outputs with the polarizations which depend on '0' and '1' of the input signal. The output signal pulses are created from the CW 0°output of the VCSELs and are converted to an ultrafast optical signal.(3)We investigated the electric field dependence of electron spin relaxation during transport in GaAs at 10K. Spin polarizations of photogenerated electrons were measured before and after drifting in the 2μm region of GaAs under photoluminescence from quantum wells. We have found direct evidence that the electron spin relaxation during the drift is accelerated in the higher electric field.
我们主要研究了以下三个主题,以创建基于垂直腔表面发射激光器(VCSEL)干草叉分叉双稳态操作和自旋极化电子注入的新型非线性光学功能器件。(1)我们研究了具有方形波导的 VCSEL 中存在两种正交偏振模式 作为一种重要的全光信号处理,我们通过模拟证明了 3R 功能。使用这样的VCSEL可以获得(重定时、重塑和再生)10Gbit/s的16dB的大光增益,并且光增益随着比特率的增加而降低。通过高达 100 Gbit/s 的 3R 再生改进。(2)我们提出了使用超快偏振双稳态 VCSEL 二维阵列的光学缓冲存储器。光缓冲存储器是光子数据包交换的重要器件。首先,超快光信号被转换为空间并行信号,并与光设置脉冲一起注入VCSEL。光信号和光设置脉冲同时注入VCSEL,VCSEL改变其偏振,因此,VCSEL发射具有取决于“0”和“0”的偏振的输出。输入信号的“1”由 VCSEL 的 CW 0° 输出产生,并转换为超快光信号。(3)我们研究了 GaAs 传输过程中电子自旋弛豫的电场依赖性。 10K。在量子阱光致发光下,测量了 GaAs 2μm 区域中光生电子漂移前后的自旋极化,我们发现了漂移过程中电子自旋弛豫加速的直接证据。电场越高。

项目成果

期刊论文数量(86)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Y.Sato, M.Yamaguchi, Y.Takahashi, Y.Kawamura, H.Kawaguchi: "Spin relaxation measurement of the spin-polarized electrons during transport in GaAs using double-quantum well heterostructure"to be published in EQEC 2003. (未定). (2003)
Y.Sato、M.Yamaguchi、Y.Takahashi、Y.Kawamura、H.Kawaguchi:“使用双量子阱异质结构在 GaAs 传输过程中自旋弛豫测量自旋极化电子”,发表于 EQEC 2003。(To待定))(2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Kawaguchi, Y.Yamayoshi: "All-optical 3R regeneration using an ultrafast polarization bistable VCSEL"CLEO 2002. CThO38. 531-532 (2002)
H.Kawaguchi、Y.Yamayoshi:“使用超快偏振双稳态 VCSEL 进行全光学 3R 再生”CLEO 2002。CThO38。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Sato, Y.Takahashi, Y.Kawamura, H.Kawaguchi: "Electron spin relaxation during transport in GaAs"the 2003 International Conference on Solid State Devices an Materials (SSDM 2003). E-3-6L. 306-307 (2003)
Y.Sato、Y.Takahashi、Y.Kawamura、H.Kawaguchi:“GaAs 传输过程中的电子自旋弛豫”2003 年国际固态器件和材料会议 (SSDM 2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
河口仁司: "偏光双安定面発光半導体レーザーによる超高速光信号処理と光バッファーへの応用"O plus E. Vol.25, No.7. 782-787 (2003)
Hitoshi Kawaguchi:“使用偏振双稳态表面发射半导体激光器进行超高速光信号处理及其在光缓冲器中的应用”O plus E. Vol.25,No.7 (2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Sato, Y.Takahashi, Y.Kawamura, H.Kawaguchi: "Field dependence of electron spin relaxation during transport in GaAs"Extended Abstracts (The 51st Spring Meeting, 2004) ; The Japan Society of Applied Physics and Related Societies. 30p-ZK-2. 1657 (2004)
Y.Sato、Y.Takahashi、Y.Kawamura、H.Kawaguchi:“GaAs 传输过程中电子自旋弛豫的场依赖性”扩展摘要(第 51 届春季会议,2004 年);
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