量子井戸レーザにおけるサブピコ秒光パルスの発生技術に関する研究

量子阱激光器亚皮秒光脉冲产生技术研究

基本信息

批准号：
63550287
负责人：
荒川泰彦
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

社会の高度化に伴い、将来の重要光技術として超高速光通信(100GHz以上)や超高速光情報処理(数ピコ秒)に対する期待が高まりつつある。その際半導体レーザにおける超短光パルス発生技術が重要な役割を果たすことは疑いがない。しかし、これまで半導体レーザ単体からの光パルスとしては10ピコ秒程度のパルス幅にとどまっていた。ところが最近本研究者らは、量子井戸レーザ(100〓程度の厚さの半導体超薄膜を有するレーザ)から1.3ピコ秒という最短の光パルスを発生させることに成功した。これは、2次元電子ガスが微分利得という物理量を増大させているためと考えられるが、まだ完全に解明されたとはいえない。本研究では、われわれの最近の成果をふまえ、量子井戸レーザにおいて1ピコ秒以下の光パルスの発生を目的とする。まず量子井戸構造における光パルスと2次元電子ガスとのサブピコ秒領域の相互作用を理論的・実験的に明らかにした。特に、半導体量子井戸構造の構造パラメータとパルス幅の関係についてストリークカメラを用いて詳細に明らかにすると共に、このような振舞いを理論的に解析した。その結果、量子井戸の数の減少に伴い利得の平坦化効果が生じ、パルス幅が広がることが示された。さらにストリークカメラの前に分光器を置くことにより時間分解スペクトルを測定することに成功した。これらの観測結果は、既にのべた利得の平坦化によるスペクトルの広がりを明確に示しており、量子井戸レーザにおけるピコ秒ダイナミックスを、理解するうえできわめて貴重なデータを提供した。われわれの成果は、量子井戸レーザにおけるサブピコ秒パルス発生技術の可能性を示唆しており、本研究の当初の目的を十分達することができたと考えられる。

随着社会的越来越复杂，对超高速度光学通信（100GHz或更多）和超高速度光学信息处理（几个Picseconds）的期望正在增加，因为未来的重要光学技术。在这种情况下，毫无疑问，半导体激光器中的超短光脉冲产生技术起着重要作用。但是，到目前为止，来自单个半导体激光器的光脉冲的脉冲宽度仅限于大约10秒钟。然而，研究人员最近成功地从量子井激光器（具有约100厚度的超薄半导体膜的激光器）中产生了1.3个皮秒的最短光脉冲。这被认为是因为二维电子气体增加了差异增益的物理量，但尚未完全理解。在这项研究中，根据我们最近的结果，我们旨在在量子井激光器中产生小于1秒的光脉冲。首先，我们在理论上和实验上阐明了量子脉冲结构中光脉冲的亚台球区域与二维电子气体之间的相互作用。特别是，使用条纹摄像头详细阐明了结构参数与半导体量子井结构的脉冲宽度之间的关系，理论上对此行为进行了分析。结果，结果表明，随着量子井的数量减少，增益扁平效应发生，从而导致脉冲宽度更大。此外，通过将光谱仪放置在条纹摄像头的前面，成功测量了时间分辨的光谱。这些观察结果清楚地表明，由于已经稳定增益的扁平化，光谱的拓宽，提供了极为有价值的数据，以了解量子井井激光器中的皮秒动力学。我们的结果表明，量子井激光器中脉冲产生技术的可能性可能，据信我们已经实现了这项研究的最初目的。