偏光双安定VCSELを用いた光メモリの高速動作に向けた検討

摘要

面発光半導体レーザ（VCSEL）の偏光双安定性を用いた光バッファメモリの高速動作のためには、制御入力光の周波数離調及び強度の適切な設定が必要である。波長980nm帯VCSELの高速スイッチング特性を測定し、メモリ動作が可能な入力光の離調及び強度の範囲を予測した。我々がこれまでに作成したVCSELを用いる事により20Gb/sまでのメモリ動作が可能と予測した。また、2モードレート方程式モデルに基づくシミュレーションによってVCSELの偏光スイッチング動作は良く再現され、これを用いてより高速なメモリ動作の動作条件の予測が可能である。入力信号の高速化に伴い動作範囲は狭まっていくが、VCSEL共振器のQ値を下げる事により動作範囲が広がり、高速化（40Gb/s）が可能である事を示した。%Ultrafast operation of all-optical buffer memories based on the polarization bistability of vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) requires elaborate tuning of the carrier frequency and peak power of the input optical signals. We devised a method to estimate the operating windows of VCSEL-based optical memories, and characterized those of a 980-nm VCSEL for input data rates from 10 to 20 Gb/s. The measured result indicates that our VCSEL is ready for 20-Gb/s memory operation. We explained the measured polarization-switching characteristics successfully through numerical analyses based on a two-mode rate equation model. We predict that faster memory operation as 40 Gb/s will be possible by using a VCSEL with a low Q factor.