微小共振器発光素子の量子力学的理論解析

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自然放出光制御を特徴とする微小共振器レーザは、従来型の半導体レーザの特性を、あらゆる面で飛躍的に向上させ得るポテンシャルを持つと考えられ、近年急速に注目を集めつつある。この波長サイズの共振器を有する微小共振器レーザにおける自然放出光制御は、光子場、特に、光子系の真空場の"自己干渉効果"に起因すると考えられている。この自己干渉効果を決定する真空場の位相のコヒーレンスさは、主に、1)ミラーを介して生ずる共振器外部の光子系(以下、光子系リザバーと呼ぶ)との相互作用や、2)フォノン散乱、電子-電子散乱等によってランダムな減衰を被る双極子モーメント(以下、電子系リザバーと呼ぶ)とのインコヒーレントな相互作用等によって影響を受ける。前者の相互作用に対する量子力学的アプローチは、これまで多くの研究者によってなされた。前者1)の影響は、明らかなように、ミラーの反射率を高くした場合には問題にならない。しかし、一方、後者2)の相互作用の影響は、高温かつミラーの反射率を高くした場合には避けられない。従って、特に、"室温動作時"における微小共振器を有する半導体発光デバイスの性能限界を見極める上で、また、より的確な設計指針を得るうえで、この光子と電子系リザバーのインコヒーレントな相互作用(以下、Electron-reservoir dephasing効果:ER-D効果)を考慮することは必要不可欠である。しかし現存する微小共振器レーザの理論モデルでは、光子と電子系リザバーの相互作用の影響は、その量子力学的取り扱いの困難さから無視されてきた。但し、均一媒質に関しては、Barnettらによってなされた。そこで、本報告では、第一原理からスタートし、微小共振器レーザにおする自然放出光に対する、光子と電子系リザバーとの相互作用の影響を考慮した量子力学的理論モデルを構築し、その影響を評価することにある。
社団法人電子情報通信学会の論文
1996-03-11

微小共振器発光素子の量子力学的理論解析

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