テラヘルツ非線形量子カスケードレーザの研究開発とその応用

藤田 和上  伊藤 昭生  日髙 正洋  林 昌平  中西 篤司  道垣内 龍男  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J104-C   No.6   pp.168-176
公開日: 2021/02/09
早期公開日: 2021/02/09
Online ISSN: 1881-0217
DOI: 10.14923/transelej.2020JCI0016
論文種別: 招待論文
専門分野: レーザ・量子エレクトロニクス
キーワード: 
テラヘルツ波,  量子カスケードレーザ,  差周波発生,  中赤外,  

本文: FreePDF(19MB)


あらまし: 
非線形光学効果を用いたテラヘルツ非線形量子カスケードレーザ光源は現在0.6~6 THzの周波数範囲で動作可能な唯一の電流注入型テラヘルツ半導体光源である.近年の非線形活性層構造と導波路構造の最適化の結果,劇的に特性向上が進んでおり,周波数帯域1~6 THzに及ぶシングルモード波長可変動作やミリワットクラスの出力が達成されている.我々のグループでは結合二重上位準位構造を活性層構造に用いることでテラヘルツ非線形量子カスケードレーザを大幅に高性能化できることを見出し,社会実装及び大量生産可能な小型テラヘルツ半導体光源の実現を目指した研究を行っている.本論文ではまず,テラヘルツ非線形量子カスケードレーザ光源の動作原理とデバイス構造について述べる.次に,我々が実現した超広帯域テラヘルツ光源についてその動作特性を説明し,イメージング応用への適用例を示す.そして,最近成功した1 THz以下の低周波数領域で動作可能な非線形量子カスケードレーザについて報告する.