Development of Terahertz Nonlinear Quantum-Cascade Lasers and Their Applications

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. 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