シリコンフォトニクスへの量子ドット近赤外マイクロレーザ

香港科技大（HKUST）と米カリフォルニア大サンタバーバラ校（UCSB）の研究者は､記録的に小さな電気励起マイクロレーザを開発した｡これは業界標準（001）シリコン（Si）基板にエピタキシャル成長して作製した（1）｡デバイスは､半径5 ～ 50μmのウィスパリングギャラリモード（WGM）マイクロレーザで動作する､サブミリアンペアしきい値､0.6mA（半径5μmバージョン）であり､近赤外（NIR：1.3μm）で発振､100℃まで動作する｡しきい値とフットプリントは､これまでに報告されたSiにエピタキシャル成長したレーザよりもけた違いに小さい｡そのようなレーザは､通信やデータセンター向けのシリコンフォトニクス回路の今後の世代で役立つ｡
　いくつかの点で類似した開発を2016年に､英国のユニバーシティ･カレッジ・ロンドン､シェフィールド大､ウェールズのカーディフ大の研究者グループが報告していることには留意すべきである。しかし､これらのレーザはウィスパリングギャラリモードで動作するものではなく､またはるかに大きい（3mm長）（2）｡

III-Vデバイス

HKUSTとUCSBのガリウムヒ素（GaAs）ベースIII-V半導体デバイスにはアルミニウム（Al）とインジウム（In）も添加されているが､これはシリコン上のGaAs層で構成されており､15周期の薄い（5nm/5nm）AlGaAs/GaAs層､レーザの活性領域の7層の量子井戸InAs/InGaAs量子ドットで構成されている（図1）｡
　半径50μmのウィスパリングギャラリマイクロ共振器は、リング幅5μm、計算されたフリースペクトルレンジ（FSR）は1.56μm。共振器の計測されたFSRは、約1.4nmであり、コンピュータモデルによく一致していた。印加電流80mAで、レーザの出力スペクトルは、1285 ～1300nmの間に複数の個別ラインを含んでおり、最も強いラインは1294nmである。半径50μmの共振器バージョンは、印加電流0.6 ～ 1mAで1285nm付近でシングルレーザラインとなる。
　50μm半径のレーザは、100℃までの高温テストを実施した、これはテスト熱電ヒーターが到達する最高温度だった。ヒートシンク温度が10℃から100℃に上昇する時、レーザのスロープ効率は、パルスと連続波（CW）動作それぞれで45％、69％に低下した。

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出典元
https://ex-press.jp/wp-content/uploads/2018/01/wn3_microlasers.pdf