고밀도, 높은 균일 라이브 바카라점을 사용하여 반도체 레이저를 성공적으로 개발했습니다

National Advanced Industrial Science and Technology (Yoshikawa Hiroyuki의 회장) (이하 "AIST"라고 불림) 광전자 제어 장치 그룹 Amano Takeshi의 연구원은 광전자 제어 장치 그룹의 연구원은 매우 밀도가 높고 균일합니다라이브 바카라점또한, 우리는 개발 한 라이브 바카라점을 사용하여 통신 반도체 레이저를 제조하고 고밀도를 통해 전례없는 광학 증폭을 확인했습니다

대량의 라이브 바카라 효율을 갖는 라이브 바카라점을 사용하는 반도체 레이저는 새로운 광원으로서 높은 것으로 예상됩니다 그러나, 종래의 라이브 바카라점 도트 레이저는 소량의 라이브 바카라점 밀도를 가지므로 충분한 광학 증폭을 얻을 수 없다반사성 미러 구조ya긴 공진기 구조와 같은 특수 구조 사용해야했습니다 이 문제로 인해 라이브 바카라점 레이저의 실질적인 사용이 어려워졌습니다

이 연구는 AIST에 의해 독립적으로 개발되었습니다as₂분자 빔and조성 그라디언트 변형 이완 층¹¹CM^-28924_9049^-1|를 초과하는 광학 증폭 특성을 보여줍니다 약 5 개의 층이 있고, 기존의 층의 층 수의 절반 미만인 [그림 1] 앞으로 우리는 고속 운영을 달성하는 것을 목표로합니다 이 연구의 고밀도와 균일 한 라이브 바카라점을 사용하여 세계에서 가장 빠른 40GHz 이상의 고속에서 작동하는 것이 이론적으로 가능합니다

이 발명은 고속으로 작동 할 수있는 라이브 바카라점 레이저를 실현하는 획기적인 기술입니다 이를 통해 고속 라이브 바카라점 레이저를 실용적으로 사용하게 할 수 있으며, 큰 의사 소통 속도가 필요한 고품질 비디오 배포가 집에서 즐길 수있는 시대를 기대할 수 있습니다

그림 1 큰 광학 증폭 특성

최근 몇 년 동안, 통신 용량의 폭발적인 증가는 중간 거리 및 단거리에 걸쳐 고용량 광학 통신 네트워크를 이끌어 냈습니다 13 µm에서 빛을 방출하는 재료, 광섬유의 제로 분산 파장 밴드는 중간 정관 광학 통신 광원으로서, 광섬유의 제로 분산 파장 밴드가 주목을 끌고 있으며, 이들 중에서도 저렴한 GAAS 기판을 사용하여 13 µm 방출을 달성 할 수있는 INAS 라이브 바카라점 구조를 사용하는 반도체 레이저가 예상된다 또한, 라이브 바카라점 도트 레이저는 높은 라이브 바카라 효율 및 온도 독립적 특성과 같은 우수한 특성을 가지며, 이는 비용과 전력 소비를 줄일 것으로 예상 될 수 있습니다 이는 중간 층 통신 광원뿐만 아니라 컴퓨터 및 보드 통신과 같은 광학 상호 연결 필드에 대한 응용과 같은 다양한 필드로 퍼질 것으로 예상됩니다 그러나 전통적인 라이브 바카라점은 2 x 10¹⁰CM^-2라이브 바카라 도트의 면적 밀도가 약 10214_10274 |만큼 낮기 때문에 처리 할 수있는 캐리어의 수는 매우 작으며 충분한 광학 증폭을 얻을 수 없었습니다

이러한 이유로, 레이저 진동은 고 반사 미러 구조와 긴 공진기 구조가 필요하므로 작동 속도와 같은 통신 레이저의 성능에 문제가 발생합니다 큰 광학 증폭을 달성하기위한 방법으로서, 방출에 기여하는 라이브 바카라점의 수를 늘리는 것이 중요하며, 고밀도 및 고도로 균일 한 라이브 바카라점의 출현이 필요하다

AIST는 전통적으로 새로운 광학 및 전자 장치 시스템을 실현하기 위해 라이브 바카라 효과를 사용하여 광학 및 전자 장치를 개발했습니다 특히₂우리는 분자 빔을 사용하여 라이브 바카라 와이어 구조 및 라이브 바카라점 구조에 대한 연구를 수행하고 있습니다 이 기사의 일부로, 우리는 AIST 자신의 as₂분자 빔 및 조성 구배 왜곡 이완 층 구조가 사용되었다 이로 인해 세계 최초의 고밀도, 균일 한 라이브 바카라점이 개발되었습니다 또한, 반도체 레이저는이 레이저를 사용하여 제조됩니다반사성 미러 구조ya긴 공진기 구조와 같은 특수 구조를 사용하지 않고 레이저 진동이 달성되었습니다 또한 세계 최고의 등급의 조명 증폭을 보여주었습니다 이 연구의 일부는 일본 과학 기술 기관의 전략적 창조적 인 연구 홍보 프로젝트에 의해 지원되었습니다

이 연구는 고밀도, 고도로 균일 한 라이브 바카라점을 제조하는 데 사용됩니다₂분자 빔을 사용할 수 있습니다분자 빔 에피 택시 장치를 사용하여 달성 할 수 있습니다 고밀도 마이크로 쿼터 점 구조를 제조하고 생성 된 라이브 바카라점 직후에, 조성물 구배 왜곡 이완 층이 생성된다 정상적인 라이브 바카라점 제조에서 재료가 사용됩니다₄분자 빔이 사용됩니다 정상 as₄분자 빔을 사용하면 라이브 바카라점이 고르지 않게되며 결정 결함을 유발하는 큰 점도 생성됩니다 이 연구에서는 다음을 향상시킬 것입니다 as₂분자 빔이 사용되었습니다 이것은 거대한 도트없이 고밀도 (1 x 10¹¹CM^-2) 라이브 바카라점은 이제 제조 될 수있다 [그림 2] 또한, 조성 구배 변형 이완 층 구조를 사용함으로써, 격자 상수 차이는 정상적으로 사용되는 균주 이완 층에 비해 감소 될 수 있으므로, 더 높은 품질이 예상 될 수있다 실제로 조성 구배 왜식 이완 층을 사용함으로써, 높은 균일 성 (반 최대 폭 : 23 MEV)과 긴 파장 (13 µm)으로 인해 얇은 방출 스펙트럼으로 고밀도 라이브 바카라점을 제조 할 수있게되었다 [그림 3] 현재, 고밀도 및 고도로 균일 한 라이브 바카라점은 다른 파장 밴드에서 실현되지 않으며 광학 통신 필드뿐만 아니라 광범위한 범위에서도 적용될 수 있습니다

그림 2 라이브 바카라점 표면의 SEM 사진

그림 3 : 라이브 바카라점의 방출 스펙트럼

이 연구에서, 우리는 이러한 고밀도, 고도로 균일 한 라이브 바카라점을 활성 층으로 사용하여 라이브 바카라점 레이저를 만들었습니다 활성 층 외에도, 기판 구조는 도파관 층의 GAAS 층 및 광금 층에 대한 algaas 층과 같은 일반적으로 사용되는 구조를 사용한다 [그림 4] 또한 활성 층의 성능을 평가하기 위해 레이저 도파관 구조는 가장 간단한 게인 도파관 구조를 사용합니다 기존의 라이브 바카라점 도트 레이저와 달리, 13 µm 대역의 레이저 진동은 반사성 미러를 사용하지 않고도 비교적 짧은 공진기 길이가 500 µm 인 경우에도 달성됩니다 [그림 5] 또한, 최대 모드 게인은 평가되었다 [그림 1] 수평 축은 레이저 진동의 임계 값 전류 밀도를 나타내고 수직 축은 모드 게인을 나타냅니다 비교를 위해, 3 개의 라이브 바카라점이 쌓인 레이저의 결과도 보여 주었다 3 층 층 구조에서 25cm^-1모드 게인은 시간 정도에 포화됩니다 그러나 5 층 층화 구조는 43cm^-1의 큰 값 포화없이 얻습니다 다른 연구 기관에서보고 된 가치는 12 층 층 구조에 대해서도 40cm입니다^-1, 본 발명의 라이브 바카라점 레이저는 적은 수의 층에도 불구하고 큰 광학 증폭을 달성한다는 것을 알 수있다 이는 매우 높은 밀도와 고도로 균일 한 라이브 바카라점의 생산이 가능해 졌기 때문입니다

그림 4 라이브 바카라점 레이저의 단면 구조 다이어그램

그림 5 라이브 바카라점 레이저의 진동 특성 및 진동 파장

이번에는이 연구에서 우리는 고밀도와 고도로 균일 한 라이브 바카라점을 성공적으로 생산했습니다 이 라이브 바카라점 점을 사용하는 반도체 레이저를 제조하고 큰 광학 증폭을 입증 하였다 동시에 고밀도와 균일 성을 달성하는이 연구의 라이브 바카라점을 사용하면 40GHz를 초과하는 고속 직접 변조 작동이 이론적으로 가능합니다 앞으로 고속 직접 변조 작업이 입증 될 것입니다

이 발명은 라이브 바카라점 레이저의 고속 작동을 실현하는 데 매우 중요한 기술입니다 이것은 라이브 바카라점 레이저의 산업화를 크게 촉진 할 것입니다

저렴한 고성능 라이브 바카라점 닷 레이저가 실용적으로 사용되면, 큰 통신 속도가 필요한 고품질 비디오 배포가 집에서 사용할 수있는 시대가 도착합니다

◆ Quantum dot

직경은 수십 수의 나노 미터를 갖는 인공 마이크로 인 구조를 가지고 있으며 일반적으로 반도체 재료의 미세 입자를 나타냅니다 나노 기술 중 하나로서,이 작은 입자의 크기를 인위적으로 제어함으로써, 재료의 새로운 기능을 표현하고 설계 할 수있다 레이저의 광 방출 부분에서 라이브 바카라점을 사용하면 온도 특성을 개선하고 전력 소비를 낮추는 이론적 예측이 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 높은 반사 미러 구조

유전체 다층 반사기가 반도체 레이저의 원거리 인터페이스에 추가되는 구조 그것은 빛 감량을 크게 증가시키고 게인이 낮은 재료로도 레이저 진동을 허용합니다 그러나 정교한 제조 기술이 필요하고 출력을 줄이는 문제가 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 긴 공진기 구조

반도체 레이저의 긴 공진기 구조가 긴 구조 긴 구조는 변조 작업에 불리합니다[참조로 돌아 가기]

◆ as₂분자 빔

정상적인 고체 비소에서₄분자가 얻어진다 고온에서 이것의 열분해에 의해₂분자 빔이 얻어진다 재료 흡착 계수 및 확산 길이는₄and as₂분자 빔에서 다릅니다[참조로 돌아 가기]

◆ 조성 그라디언트 변형 이완 층

라이브 바카라점의 왜곡을 줄이고 방출 파장을 길게하는 데 사용됩니다 조성은 일반적으로 균일하지만, 본 연구에서는 조성이 필름 두께에 따라 변화되어 고품질 라이브 바카라점의 생성을 허용한다[참조로 돌아 가기]

◆ 분자 빔 에피 택시 장치

초고 진공에서 분자 빔 강도를 정확하게 제어하는 ​​증발 방법을 사용한 박막 결정 성장 방법 필름 두께 제어는 원자 층의 순서대로 수행 될 수 있습니다[참조로 돌아 가기]