単一半導体マイクロ結晶の光共振器特性の詳細評価と発振特性の解明

详细评估光学谐振腔特性并阐明单个半导体微晶的振荡特性

• 批准号: 22K04895
• 负责人: 酒井 優
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Yamanashi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04895/
• 关键词: WGM発振; マイクロディスク; GaNマイクロディスク; WGM発振; マイクロディスク; GaNマイクロディスク

結晶成長で作られる窒化ガリウムの六角形ディスク状マイクロ結晶は、それ自身が結晶面により構成される正確な六角形構造に起因する光共振器特性を有することに加えて、利得媒質であることから、微小レーザー光源としての応用が期待されている。これまでの研究で、共振器に起因するレーザー発振が観察されているが、発振モードやモード選択の詳細は明らかになっていない。本研究では、単一半導体マイクロ結晶であるGaNマイクロディスクにおいて観察される光共振器発振について、新しい測定手法を導入して多方面から評価することでその詳細を解明することを目的としている。令和4年度は、温度依存性測定、周回方向測定、偏光測定、FDTD計算を行った。温度依存性測定では、EB描画及びエッチングにより作製した円形・六角形・四角形状の各マイクロディスクに対して光励起発振の特性評価を行い、特に円形と六角形において良好な発振特性を示すことを確認した。周回方向測定と偏光測定では、六方晶及び立方晶の自己形成六角形状GaNマイクロディスクに対して光励起発振の評価を行った。周回方向測定においては、周回型光共振器発振における周回方向特性について、これまで確認されていた六方晶における特性と同様の特性を立方晶において初めて確認した。また、偏光測定においては、六方晶及び立方晶の光発振における偏光特性が、群論に基づくGaNの発光選択則を反映していることを明らかにした。FDTD計算では、周回方向が偏る起源についての知見が得られつつある。以上のように、本研究は順調に進展している。

由晶体生长产生的氮化壳的六边形盘状微晶具有光学谐振剂特性，这是由于精确的六边形结构，由晶体平面组成，也被增益，并预计将用作微激光光源。先前的研究观察到由谐振器引起的激光振荡，但振动模式和模式选择的细节尚未揭示。这项研究旨在通过引入一种新的测量方法并从各个角度对其进行评估，旨在阐明在单个半导体微晶体中观察到的光谐振器振荡的细节。在2022财年，进行了温度依赖测量，圆周测量，极化测量和FDTD计算。在温度依赖性测量中，通过EB图和蚀刻来评估每个圆形，六边形和平方微碟片的光学泵浦振荡特性，并证实振荡特性在圆形和六边形形状中尤其好。对于圆周的方向和极化测量，在六角形和立方自我形成的六边形GAN Microdiscs上评估了光泵的振荡。在圆形方向的测量中，在立方晶体中首次证实了圆形光学谐振器振荡的圆形方向的特征，这与迄今为止确认的六角形晶体的特征相似。此外，在极化测量中，揭示了六边形和立方晶体光振荡的极化特性反映了基于组理论的GAN的发射选择规则。 FDTD计算开始洞悉偏见指示的起源。如上所述，这项研究正在稳步进行。