高機能半導体光源の研究

　次世代光通信ネットワークシステムを構築する上で、光源には超高速動作特性や超低雑音特性が必要不可欠となりますが、これらの特性を満たす高機能半導体レーザ光源実現へ向けた研究に邁進しています。

　一例として、100Gb/s 信号で直接変調動作可能な半導体レーザ光源の研究を進めています。光信号による半導体光デバイス超高速制御の研究を進め、素子応答帯域の拡大を図っていますが、本研究を通して、外部共振器構造を付与した半導体レーザ光源のモード利得を外部信号光で制御することで飛躍的な帯域拡大が実現可能であることを明らかにしました（図1）。本原理を用いて、半導体レーザ共振器の光損失をRF信号で直接変調する、超広帯域（>100GHz）動作可能な半導体レーザ光源の実現を目指した研究を進めています。

　また、超小型な狭線幅半導体レーザ光源の実現を目指した研究を進めています。本研究では半導体レーザと光フィルタのみで構成された簡便な構造の半導体レーザ光源を提案しており、周波数弁別器として動作する光フィルタで反射されたレーザ光を半導体レーザへ負帰還して周波数変調することで発振光周波数の安定化と狭線幅化を同時に達成できる構成となっています。原理検証実験として、単一モード半導体レーザと光フィルタ（ファブリペロエタロン）をレンズで結合した簡便な構成の光源を構築し、半導体レーザの線幅（～6MHz）を1/1,000 の6kHzにまで低減することに成功しています（図2）。半導体レーザと光導波路型フィルタをモノリシック集積することで、100Hz以下の線幅を有する超小型半導体レーザ光源の実現を目指しています。

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