多元制御量子ドットを用いた超高速面型光スイッチの実現

利用多维控制量子点实现超快平面光开关

• 批准号: 19023007
• 负责人: 和田 修
• 金额: $ 5.31万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19023007/
• 关键词: 量子ドット; 光スイッチ; ナノ材料; 光物性; 半導体物性; 光アンプ

本年度は、これまでに検討してきた多元制御量子ドットの結晶成長技術をもとに、面型光スイッチングデバイスを試作してその光応答特性の評価を行うことを目指して研究を行った。多元制御量子ドット結晶成長では、多層化構造量子ドットの結晶成長条件を詳細に調べ、光学特性との対応関係を確かめることにより、実際の光デバイス構造の製作に適用できる結晶成長手法を固めることができた。面型光スイッチ構造として、量子ドットを多層膜分布帰還型共振器構造における電界強度ピーク位置に配置した構造を基本とした面型光スイッチデバイス構造を検討した。このデバイスは、励起光パルスの照射によって生ずる量子ドットの吸収飽和に伴って屈折率が変化し、これによって共振器反射率(又は透過率)のピーク波長がシフトするため、反射光強度がスイッチ出来ることに基づいている。このデバイス構造における物性・構造パラメータを反映できる光学特性解析ツールを転送行列法やFDTD解析法などを用いて開発し、面型光変調デバイスの基本設計を実行した。次にこの設計に基づいて結晶成長を行ってデバイスを試作し、フェムト秒ポンプ・プローブ分光システムによって本デバイスの光学応答特性の測定・解析を行った。これにより、32ps-80psの超高速光スイッチング応答を確認した。この結果により、多元制御量子ドットによる超高速光スイッチが実現可能性を実証した。

今年，我们进行了研究，目的是基于我们迄今为止研究的多维控制量子点晶体生长技术，制造原型平面光开关器件并评估其光学响应特性。在多维控制的量子点晶体生长中，通过详细检查多层量子点的晶体生长条件并确认与光学特性的对应关系，可以固化可应用于实际光学器件结构的制造的晶体生长方法。我能够做到。作为平面光开关结构，我们研究了基于多层分布反馈谐振器结构中峰值电场强度处放置量子点的结构的平面光开关器件结构。在该装置中，折射率随着激发光脉冲照射引起的量子点的吸收饱和而变化，从而改变谐振器反射率（或透射率）的峰值波长，从而可以切换反射光强度。关于这一点。我们利用传输矩阵法和FDTD分析方法开发了能够反映该器件结构的物理特性和结构参数的光学特性分析工具，并进行了平面光调制器件的基本设计。接下来，我们基于该设计通过生长晶体制造了原型器件，并使用飞秒泵浦探针光谱系统测量和分析了该器件的光学响应特性。结果，我们确认了32ps-80ps的超高速光开关响应。这一结果证明了使用多维控制量子点创建超快光开关的可行性。

项目成果

Semiconductor Quantum Dots and Nanostructures for Photonic Device Applications (Plenary Paper)

用于光子器件应用的半导体量子点和纳米结构（全体论文）

• 发表时间: 2007
• 作者: O. Kojima;A. Miyagawa;T. Kita. O. Wada. and T. Isu;Osamu Wada
• 通讯作者: Osamu Wada

Optical control of residual excitons for ultrafast nonlinear response in GaAs thin films

GaAs 薄膜中残余激子的光学控制超快非线性响应

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Tada;Y. Miyoshi and M. Onoda;O. Kojima
• 通讯作者: O. Kojima

2009化合物半導体技術大全

2009年化合物半导体技术百科全书

• 发表时间: 2009
• 作者: 田中徹;他(分担執筆)
• 通讯作者: 他(分担執筆)

Photoluminescence characteristics of quantum dots with electronic states interconnected along growth direction

电子态沿生长方向互连的量子点的光致发光特性

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Applied Physics 103
• 作者: O. Kojima;H. Nakatani;T. Kita;O. Wada;K. Akahane;M. Tsuchiya
• 通讯作者: M. Tsuchiya

Effects of indium segregation on optical properties of nitrogen-doped InAs/GaAs quantum dots

铟偏析对氮掺杂InAs/GaAs量子点光学性能的影响

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Applied Physics 104
• 作者: H. Takagi;K. Takahashi;S. Mito;F. Kawanishi;K. H. Chung;J. Heo;J. Kim;P. B. Lim;M. Inoue;Tomoya Inoue
• 通讯作者: Tomoya Inoue