細線状活性層を用いる高性能光通信用半導体レーザの研究

使用细线有源层的高性能光通信半导体激光器的研究

• 批准号: 04J04385
• 负责人: 大平 和哉
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J04385/
• 关键词: 光通信工学; 半導体レーザ; 分布帰還型レーザ; 光集積デバイス; GaInAsP; 有機金属気相成長法; 電子線露光; ドライエッチング

光通信網の普及に伴い、半導体レーザ光源に更なる低消費電力動作、多機能化などの一層の高性能化が要求されている。本研究では、電子ビーム露光法・ドライエッチング・OMVPE埋め込み成長による作製法を用いて、細線状活性層を有する1.55μm波長帯高性能半導体レーザの提案・作製を行った。低電流かつ高効率動作が可能な半導体レーザ実現のために、異なる活性層幅で遷移エネルギーに差異があることを利用した新しい集積法を提案した。本集積法を用いて活性層幅の異なる2つの領域(DFB/DBR領域)を集積し光出力を片端面に集中させることで、低しきい値動作を維持したまま高効率動作が可能な分布反射型(DR)レーザを提案・実現した。理論解析より、しきい値電流を半減させつつ効率向上が可能であることを明らかにし、作製した素子において、最低しきい値電流1.1mA、前端面からの外部微分量子効率36%の高出力特性を実証した。また、共振器内部に位相シフト回折格子を導入することで、更にしきい値電流の低減が可能であることを理論解析より明らかにし、作製した素子において、低しきい値電流1.2mAを得た。いずれの素子においても40dB以上の副モード抑圧比が得られ、低電流・高効率・安定単一モード動作を実証した。また、この作製技術を用いてこれまで実現されていない単一素子で連続的な波長挿引が可能な連続波長可変レーザの実現を目指し、回折格子周期または等価屈折率を軸方向に変化させた(チャープ型)細線状活性層を持つDFBレーザの理論解析を行った。その結果、利得結合型解析格子を用い、励起領域長200μm、チャープ量0.5nm/μmとすることで、全動作波長域で安定単一モード動作が可能であることを明らかにし、励起領域を移動させることで連続した波長挿引の可能性を示した。本構造は波長制御性が良く、安定単一モードで連続可変が可能であると期待できる。

随着光通信网络的传播，需要半导体激光光源来进一步提高其性能，例如较低的功率操作和多功能。在这项研究中，我们建议使用电子束暴露法，干蚀刻和嵌入的生长生长的生长方法，提出并生产出1.55μm高性能的半导体激光器。为了实现可以运行低流动性和高效率操作的半导体激光器，提出了一种新的积累方法，使用了不同的活性层过渡能宽度。通过使用书籍集成方法，具有不同活性层（DFB/DBR区域）的两个区域，并将光输出集中在一端，以便在保持低价（DR）激光的同时保持高效率操作提出和实现。根据理论分析，可以通过将阈值减半来提高效率，在产生的元素中，前端的36％的外部差异量效率为1.1 MA。另外，理论分析阐明了通过引入谐振仪器内的相移晶格可以进一步降低相位移位晶格，并且在产生的元素中获得了1.2 Ma的低价值电流。在这两个元素中，都获得了40 dB或更多的相应压缩率，表明电流低，高效率和稳定的单模式操作。此外，实现连续波长可变激光器的目的可以连续插入一个在使用此生产技术之前尚未实现的单个元素已更改为轴向（Charp类型）。进行薄的线性活动。结果，已经揭示了激发区的长度为200μm和0.5 nm/μm的激发区长度用于使用增益匹配类型分析晶格，并且可以在稳定的单模式操作中进行操作。整个动态波动范围和激发区域被移动。该结构具有良好的波长控制，并且可以预期在稳定的单模式下是连续变量。

项目成果

Low-threshold and high-efficiency operation of distributed reflector lasers with width-modulated wirelike active regions

具有宽度调制线状有源区的分布式反射激光器的低阈值和高效率操作

• 发表时间: 2005
• 期刊: IEEE J.Select. Topics Quantum Electron. vol.11, no.5
• 作者: 柿部剛史;大野弘幸;桜庭裕弥;K.Ohira
• 通讯作者: K.Ohira

Low Threshold Distributed Reflector Laser Consisting of Wide and Narrow Wirelike Active Regions

由宽窄线状有源区组成的低阈值分布式反射激光器

• 发表时间: 2005
• 期刊: IEEE Photon. Technol. Lett. 17・2
• 作者: Masataka Ohta;Tomoyuki Miyamoto;Tetsuya Matsuura;Yasutaka Matsui;Tatsuya Furuhata;Fumio Koyama;K.Ohira;K.Ohira
• 通讯作者: K.Ohira

Low-threshold and high-efficiency operation of 1.5μm distributed reflector laser with DFB grating and Q-wire DBR sections

具有 DFB 光栅和 Q 线 DBR 部分的 1.5μm 分布式反射激光器的低阈值和高效率运行

• 发表时间: 2004
• 期刊: Electron. Lett. 40・20
• 作者: Masataka Ohta;Tomoyuki Miyamoto;Tetsuya Matsuura;Yasutaka Matsui;Tatsuya Furuhata;Fumio Koyama;K.Ohira;K.Ohira;K.Ohira
• 通讯作者: K.Ohira