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JP5065320B2 - Optical delay device using quantum dots - Google Patents
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JP5065320B2 - Optical delay device using quantum dots - Google Patents

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

本発明は、光遅延器に関し、特にナノスケールの光通信ネットワーク、光計測、更には各種デバイスに適用する上で好適な光遅延器に関するものである。   The present invention relates to an optical delay device, and more particularly to an optical delay device suitable for application to a nanoscale optical communication network, optical measurement, and various devices.

光を用いた高速光ネットワーク、量子コンピュータ等の最新の光技術に不可欠の光ルーター、高効率非線形デバイスなどの実現のためには、情報を載せた光の遅延回路が必要である。   In order to realize a high-speed optical network using light, an optical router indispensable for the latest optical technology such as a quantum computer, and a highly efficient nonlinear device, an optical delay circuit with information is required.

従来の光遅延器は、光ファイバを数十キロメートルに亘り巻き回すことにより構成していたため、ナノメータサイズのデバイスを作製した場合でも、光遅延器が大きいために、光デバイスを微小化することができなかった。   Since the conventional optical delay device is configured by winding an optical fiber for several tens of kilometers, even when a nanometer-sized device is manufactured, the optical delay device is large, so that the optical device can be miniaturized. could not.

また、光メモリを光遅延器として応用することも従来より試行されており、非線形光学効果を利用した光スイッチ等により、その開発が進められている。しかしながら、この従来における光メモリでは、あくまで媒質の非線形性を利用することから、これを制御するために巨大なパワーが必要となり、その励起にはフェムト秒パルスレーザ光が必要となる。しかしながら、このようなフェムト秒パルスレーザは巨大であるため、携帯情報端末等に搭載することが困難となり、実用化の観点において障壁となっていた。   In addition, the application of an optical memory as an optical delay device has been tried in the past, and its development has been promoted by an optical switch using a nonlinear optical effect. However, since this conventional optical memory uses the nonlinearity of the medium to the last, enormous power is required to control this, and femtosecond pulsed laser light is required for its excitation. However, since such a femtosecond pulse laser is huge, it is difficult to mount it on a portable information terminal or the like, which has been a barrier in practical use.

また、素子間を連結する光伝送路も小型化が必要となるが、光ファイバを利用した伝送路では、波長寸法以下まで小型化するのは原理的に不可能であるという問題点もあった。   In addition, the optical transmission line connecting the elements needs to be miniaturized. However, in the transmission line using the optical fiber, there is a problem that it is impossible in principle to downsize to the wavelength dimension or less. .

このような要求に応えるべく、従来においては、ナノメートル領域に配置した量子ドット間に特有な光物理現象を見出し、光の回折限界に支配されることなく光を蓄積することを目的として、量子ドットを用いた光蓄積器が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1の開示技術では、誘電性の材料により構成される基板上に互いに共鳴するエネルギー準位を有する偶数個の量子ドットを形成させ、かかる量子ドットのサイズ並びにその間隔を供給される近接場光の波長以下となるように調整したものである。またこれらのエネルギー準位は、反平行の双極子相互作用に基づいて互いに共鳴する構成とされている。   In order to meet such demands, conventionally, for the purpose of accumulating light without being controlled by the diffraction limit of light, we have found a unique photophysical phenomenon between quantum dots arranged in the nanometer region. An optical accumulator using dots has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the technique disclosed in Patent Document 1, an even number of quantum dots having energy levels that resonate with each other are formed on a substrate made of a dielectric material, and the sizes and intervals of the quantum dots are supplied to the adjacent proximity. It is adjusted to be equal to or less than the wavelength of the field light. These energy levels are configured to resonate with each other based on antiparallel dipole interactions.

特開2005−64200号公報JP 2005-64200 A

しかしながら、上述した特許文献1の開示技術では、量子ドットに蓄積させた光損失が大きくて長期間に亘り安定した光蓄積機能、光遅延機構を期待することができないという問題点があった。   However, the technique disclosed in Patent Document 1 described above has a problem in that the light loss accumulated in the quantum dots is large and a stable light storage function and light delay mechanism cannot be expected over a long period of time.

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ナノスケールで構成することができ、しかも光伝送を遅らせることが可能な量子ドットを用いた光遅延器を提供することにある。   Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to use quantum dots that can be configured on a nanoscale and that can delay optical transmission. It is to provide an optical delay device.

請求項1記載の量子ドットを用いた光遅延器は、入力用の量子ドットと、上記入力用の量子ドットよりも大体積で構成されてなるとともに、上記入力用の量子ドットから第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する遅延用の量子ドットを、略同一のサイズで複数に亘り配置させた量子ドット列とを備え、上記入力用の量子ドットは、格納すべきデータに応じた光信号が供給された場合には、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記遅延用の量子ドットへ注入させ、上記量子ドット列は、上記入力用の量子ドットから注入された上記第1の励起子を、複数の上記遅延用の量子ドットにおける共鳴準位間で互いに伝送させることによりこれを格納するとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号の供給に基づいて上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させることを特徴とする。   An optical delay device using quantum dots according to claim 1 is configured with an input quantum dot and a larger volume than the input quantum dot, and the first excitation from the input quantum dot. A quantum dot in which a plurality of delay quantum dots having a resonance level into which a child is injected and a lower level capable of relaxing the first exciton from the resonance level are arranged in a plurality of substantially the same size The input quantum dots, when an optical signal corresponding to the data to be stored is supplied, the first excitons excited according to the wavelength of the input quantum dots are used as the delay quantum dots. The quantum dot array stores the first excitons injected from the input quantum dots by transmitting each other between the resonance levels in the plurality of delay quantum dots. And the optical signal The second excitons transmitted between the resonance levels are further excited by exciting the second excitons to the lower levels based on the supply of relaxation-preventing optical signals having different wavelengths. It is characterized by delaying relaxation through the position.

請求項2記載の量子ドットを用いた光遅延器は、請求項1記載の発明において、上記量子ドット列は、これを構成する遅延用の量子ドットが互いに環を形成するように配置させてなることを特徴とする。   An optical delay device using quantum dots according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the quantum dot array is arranged so that the delay quantum dots constituting the quantum dot array form a ring. It is characterized by that.

請求項3記載の量子ドットを用いた伝送路は、入力用の量子ドットと、上記入力用の量子ドットよりも大体積で構成されてなるとともに、上記入力用の量子ドットから第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する伝送用の量子ドットを、略同一のサイズで複数に亘り配置させた量子ドット列とを備え、上記入力用の量子ドットは、伝送すべきデータに応じた光信号が供給された場合には、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記伝送用の量子ドットへ注入させ、上記量子ドット列は、上記入力用の量子ドットから注入された上記第1の励起子を、複数の上記伝送用の量子ドットにおける共鳴準位間で互いに伝送させ、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号の供給に基づいて上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させることを特徴とする。   The transmission path using the quantum dots according to claim 3 is configured with an input quantum dot and a larger volume than the input quantum dot, and the first exciton from the input quantum dot. Dot array in which a plurality of transmission quantum dots having substantially the same size are arranged having a resonance level into which the first excitons can be relaxed from the resonance level. When the optical quantum signal according to the data to be transmitted is supplied to the input quantum dot, the first exciton excited according to the wavelength is transferred to the transmission quantum dot. The quantum dot array transmits the first excitons injected from the input quantum dots to each other between the resonance levels in the plurality of transmission quantum dots. Mitigation prevention optical signals consisting of different wavelengths Delaying the relaxation of the first excitons transmitted between the resonance levels via the lower level by further exciting the second excitons to the lower level based on the supply. Features.

請求項4記載の量子ドットを用いたデータ遅延方法は、入力用の量子ドットと、上記入力用の量子ドットよりも大体積で構成されてなるとともに、上記入力用の量子ドットから第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する遅延用の量子ドットを、略同一のサイズで複数に亘り配置させた量子ドット列とからなるデバイスに対し、格納すべきデータに応じた光信号を上記入力用の量子ドットへ供給することにより、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記遅延用の量子ドットへ注入させ、上記入力用の量子ドットから上記遅延用の量子ドットへ注入された上記第1の励起子を共鳴準位間で互いに伝送させることによりこれを格納させるとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号を供給して上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させることを特徴とする。   5. The data delay method using quantum dots according to claim 4, wherein the input quantum dots are configured to have a larger volume than the input quantum dots, and the first excitation is performed from the input quantum dots. A quantum dot in which a plurality of delay quantum dots having a resonance level into which a child is injected and a lower level capable of relaxing the first exciton from the resonance level are arranged in a plurality of substantially the same size By supplying an optical signal corresponding to data to be stored to the input quantum dot, the first excitons excited in accordance with the wavelength are supplied to the delay quantum dot. The first excitons injected from the input quantum dots to the delay quantum dots are transmitted to each other between resonance levels and stored, and are different from the optical signal. wavelength By supplying the relaxation-preventing optical signal and further exciting the second excitons to the lower level, the first excitons transmitted between the resonance levels are passed through the lower level. It is characterized by delaying the relaxation.

請求項5記載の量子ドットを用いた信号伝送方法は、入力用の量子ドットと、上記入力用の量子ドットよりも大体積で構成されてなるとともに、上記入力用の量子ドットから第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する伝送用の量子ドットを、略同一のサイズで複数に亘り配置させた量子ドット列とからなるデバイスに対し、伝送すべきデータに応じた光信号を上記入力用の量子ドットへ供給することにより、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記伝送用の量子ドットへ注入させ、上記入力用の量子ドットから上記伝送用の量子ドットへ注入された上記第1の励起子を共鳴準位間で互いに伝送させるとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号を供給して上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させることを特徴とする。   6. The signal transmission method using quantum dots according to claim 5, wherein the input quantum dots and the input quantum dots have a larger volume than the input quantum dots, and the first excitation from the input quantum dots. A quantum dot in which a plurality of transmission quantum dots having a resonance level into which a child is injected and a lower level capable of relaxing the first exciton from the resonance level are arranged in a plurality of substantially the same size By supplying an optical signal corresponding to the data to be transmitted to the input quantum dot, the first excitons excited in accordance with the wavelength are supplied to the transmission quantum dot. The first excitons injected from the input quantum dot to the transmission quantum dot are transmitted to each other between resonance levels, and for relaxation prevention having a wavelength different from that of the optical signal. Provide optical signal Then, by further exciting the second excitons to the lower level, the relaxation of the first excitons transmitted between the resonance levels via the lower level is delayed. To do.

請求項6記載の量子井戸を用いた光遅延器は、入力用の量子井戸と、上記入力用の量子井戸から第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する遅延用の量子井戸を複数に亘り配置させた量子井戸列とを備え、上記入力用の量子井戸は、格納すべきデータに応じた光信号が供給された場合には、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記遅延用の量子井戸へ注入させ、上記量子井戸列は、上記入力用の量子井戸から注入された上記第1の励起子を、複数の上記遅延用の量子井戸における共鳴準位間で互いに伝送させることによりこれを格納するとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号の供給に基づいて上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させることを特徴とする。   The optical delay device using the quantum well according to claim 6, wherein the input quantum well, the resonance level in which the first excitons are injected from the input quantum well, and the first resonance frequency from the resonance level A plurality of delay wells having a lower level capable of relaxing the excitons of the plurality of quantum wells, and the input quantum well has an optical signal corresponding to data to be stored. When supplied, the first exciton excited according to the wavelength is injected into the delay quantum well, and the quantum well array is injected from the input quantum well. The excitons of the above are stored by transmitting each other between the resonance levels in the plurality of delay quantum wells, and based on the supply of the relaxation preventing optical signal having a wavelength different from that of the optical signal. Further exciting the second exciton to a lower level More, wherein the delaying the relaxation through the lower level of the first excitons are allowed to transmit between the resonance level.

請求項7記載の量子井戸を用いた光伝送路は、入力用の量子井戸と、上記入力用の量子井戸から第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する伝送用の量子井戸を複数に亘り配置させた量子井戸列とを備え、上記入力用の量子井戸は、伝送すべきデータに応じた光信号が供給された場合には、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記伝送用の量子井戸へ注入させ、上記量子井戸列は、上記入力用の量子井戸から注入された上記第1の励起子を、複数の上記伝送用の量子井戸における共鳴準位間で互いに伝送させるとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号の供給に基づいて上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させることを特徴とする。   The optical transmission line using the quantum well according to claim 7 includes an input quantum well, a resonance level in which a first exciton is injected from the input quantum well, and the first to the first resonance level. A plurality of transmission quantum wells each having a lower level capable of relaxing the excitons of the plurality of quantum wells. The input quantum well has an optical signal corresponding to data to be transmitted. When supplied, the first excitons excited according to the wavelength are injected into the transmission quantum well, and the quantum well array is injected from the input quantum well. Of the excitons are transmitted to each other between the resonance levels in the plurality of transmission quantum wells, and further to the lower level based on the supply of the relaxation preventing optical signal having a wavelength different from that of the optical signal. By exciting two excitons between the resonance levels. There wherein the delaying relaxed through the lower level of the first excitons are allowed to transmit.

請求項8記載の量子井戸を用いたデータ遅延方法は、入力用の量子井戸と、上記入力用の量子井戸から第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する遅延用の量子井戸を複数に亘り配置させた量子井戸列とからなるデバイスに対し、格納すべきデータに応じた光信号を上記入力用の量子井戸へ供給することにより、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記遅延用の量子井戸へ注入させ、上記入力用の量子井戸から上記遅延用の量子井戸へ注入された上記第1の励起子を共鳴準位間で互いに伝送させることによりこれを格納させるとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号を供給して上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させることを特徴とする。   The data delay method using a quantum well according to claim 8, wherein the input quantum well, the resonance level in which the first excitons are injected from the input quantum well, and the first resonance frequency from the resonance level. An optical signal corresponding to data to be stored is input to a device comprising a quantum well array in which a plurality of delay quantum wells having lower levels capable of relaxing the excitons of By supplying to the well, the first exciton excited according to the wavelength is injected into the delay quantum well, and the first quantum well injected from the input quantum well into the delay quantum well. One exciton is transmitted between the resonance levels to be stored, and an relaxation-preventing optical signal having a wavelength different from that of the optical signal is supplied to further supply the second exciton to the lower level. By exciting the resonance And wherein the delaying the relaxation through the lower level of the first excitons are allowed to transmit among position.

請求項9記載の量子井戸を用いた信号伝送方法は、入力用の量子井戸と、上記入力用の量子井戸から第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する遅延用の量子ドットを、略同一のサイズで複数に亘り配置させた量子ドット列とからなるデバイスに対し、伝送すべきデータに応じた光信号を上記入力用の量子井戸へ供給することにより、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記伝送用の量子ドットへ注入させ、上記入力用の量子井戸から上記伝送用の量子井戸へ注入された上記第1の励起子を共鳴準位間で互いに伝送させるとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号を供給して上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させることを特徴とする。   The signal transmission method using the quantum well according to claim 9, wherein the input quantum well, the resonance level in which the first excitons are injected from the input quantum well, and the first resonance frequency from the resonance level. An optical signal corresponding to data to be transmitted to a device comprising a plurality of quantum dot arrays in which a plurality of delay quantum dots having substantially the same size and a lower level capable of relaxing the excitons of To the input quantum well, the first exciton excited according to the wavelength is injected into the transmission quantum dot, and the transmission quantum well is transferred from the input quantum well. The first excitons injected into the channel are transmitted between the resonance levels, and a relaxation preventing optical signal having a wavelength different from that of the optical signal is supplied to the second level. By exciting the above resonance level. And wherein the delaying the relaxation through the lower level of the first excitons are allowed to transmit at.

上述した構成からなる本発明によれば、遅延用の量子ドットにおける下位準位である量子準位に対して、これに対応した周波数からなる緩和防止用の光信号を供給することにより、これに第2の励起子を励起させることにより、あえて共鳴準位に対して光学禁制となるように制御することが可能となり、共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の下位準位を介した緩和を遅延させることが可能となる。特に本発明によれば、ナノ秒程度まで遅延させることができ、従来可能だったフェムト秒程度の遅延回路と比較して光遅延量を大幅に改善させることが可能となる。   According to the present invention having the above-described configuration, a relaxation preventing optical signal having a frequency corresponding to the quantum level, which is a lower level in the delay quantum dot, is supplied to the quantum level. By exciting the second exciton, it is possible to control the resonance level so as to be optically forbidden with respect to the resonance level, and the lower level of the first exciton transmitted between the resonance levels can be determined. It is possible to delay relaxation via In particular, according to the present invention, it is possible to delay to the order of nanoseconds, and the optical delay amount can be greatly improved as compared with a delay circuit of about femtoseconds that has been possible in the past.

本発明を適用した量子ドットを用いた光遅延器の構成について説明をするための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the optical delay device using the quantum dot to which this invention is applied. エネルギー状態について説明するための図である。It is a figure for demonstrating an energy state. 本発明を適用した量子ドットを用いた光遅延器の他の構成について説明をするための図である。It is a figure for demonstrating the other structure of the optical delay device using the quantum dot to which this invention is applied. 比較例の構成について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of a comparative example. シミュレーションの結果について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the result of simulation.

以下、本発明の実施の形態について詳細について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、本発明を適用した量子ドットを用いた光遅延器の構成について説明をする。光遅延器1は、例えば図1の示すように、例えばNaCl、KCl、Al2O3、ガラス又はCaF等の材料により構成される誘電性の基板上に配置させた入力用の量子ドット12と、入力用の量子ドット12よりも大体積で構成されてなる複数の量子ドット14からなる量子ドット列13とを備えている。 First, the configuration of an optical delay device using quantum dots to which the present invention is applied will be described. For example, as shown in FIG. 1, the optical delay device 1 includes an input quantum dot 12 arranged on a dielectric substrate made of a material such as NaCl, KCl, Al 2 O 3, glass, or CaF 2, and an input. And a quantum dot array 13 including a plurality of quantum dots 14 having a larger volume than the quantum dots 12 for use.

量子ドット列13は、始端に位置する量子ドット14aから終端に位置する量子ドット14bに至るまで配列されており、互いの励起子の授受を介してこれを量子ドット14間において保持することにより、光遅延器として機能を担うものである。この量子ドット14aの近傍には、入力用の量子ドット12が位置している。量子ドット12は、量子ドット14との間で近接場光相互作用を起こすことになり、また、一の量子ドット14は、少なくとも隣接する他の量子ドット14との間で、近接場光相互作用を起こすことになる。   The quantum dot array 13 is arranged from the quantum dot 14a located at the start end to the quantum dot 14b located at the end, and is held between the quantum dots 14 through the exchange of excitons. It functions as an optical delay device. An input quantum dot 12 is located in the vicinity of the quantum dot 14a. The quantum dot 12 causes a near-field light interaction with the quantum dot 14, and one quantum dot 14 has at least a near-field light interaction with another adjacent quantum dot 14. Will be caused.

各量子ドット12、14は、光励起担体を三次元的に閉じ込めることにより形成される離散的なエネルギー準位に基づき、単一電子(光励起担体)を制御する。この量子ドット12、14においては、励起子の閉じ込め系により、量子ドット内のキャリアのエネルギー準位が離散的になり、状態密度をデルタ関数的に尖鋭化させることができる。なお、この量子ドット12、14において扱う励起子は、励起子、電子、正孔等のいかなる光励起担体に代替することが可能となる。   Each quantum dot 12, 14 controls a single electron (photoexcited carrier) based on discrete energy levels formed by confining the photoexcited carrier in three dimensions. In the quantum dots 12 and 14, the energy level of the carriers in the quantum dot becomes discrete by the exciton confinement system, and the state density can be sharpened in a delta function. The excitons handled in the quantum dots 12 and 14 can be replaced with any photoexcited carriers such as excitons, electrons, and holes.

量子ドット12、14は、CuCl、GaN又はZnO等の材料系からなり、各量子ドット12、14を構成する材料系がCuClである場合に、これらは立方体状の量子箱として構成され、また各量子ドット12、14を構成する材料系がGaNやZnOである場合に、これらは量子箱、六角柱、球形或いは円盤形として構成される。この各量子ドット12、14の辺長や径は、それぞれ4nm〜10nm程度で構成することも可能となり、光の回折限界と比較してより小さいサイズで基板上に形成させることも可能となる。   The quantum dots 12 and 14 are made of a material system such as CuCl, GaN, or ZnO. When the material system that constitutes each quantum dot 12 or 14 is CuCl, these are configured as a cubic quantum box. When the material system constituting the quantum dots 12 and 14 is GaN or ZnO, these are configured as quantum boxes, hexagonal columns, spheres, or disks. Each of the quantum dots 12 and 14 can have a side length and a diameter of about 4 nm to 10 nm, and can be formed on the substrate with a smaller size than the diffraction limit of light.

ここで量子ドット12、14がそれぞれ立方体として構成されている場合において、量子ドット12、14の辺長Lとしたとき、量子ドット12、14の辺長は、√2Lとなるように調整されていてもよい。   Here, in the case where the quantum dots 12 and 14 are each configured as a cube, when the side length L of the quantum dots 12 and 14 is L, the side length of the quantum dots 12 and 14 is adjusted to be √2L. May be.

これら各量子ドット12、14はブリッジマン法や分子エピタキシー(MBE)成長法に基づいて基板上に作製してもよいし、また近接場光CVDを利用して量子ドットの形成位置を精度よく制御してもよい。   Each of these quantum dots 12 and 14 may be fabricated on a substrate based on the Bridgman method or molecular epitaxy (MBE) growth method, and the formation position of the quantum dots is accurately controlled using near-field light CVD. May be.

各量子ドット12、14における量子準位E(nx,ny,nz)は、粒子の質量をmとし、また量子ドットの辺長をLとしたときに、以下の式(1)により定義される。
E(nx,ny,nz)=h2/8π2m(π/L)2(nx 2+ny 2+nz 2)・・・・・(1)
The quantum level E ( nx , ny , nz ) in each quantum dot 12, 14 is expressed by the following equation (1) when the mass of the particle is m and the side length of the quantum dot is L. Defined.
E (n x , n y , n z ) = h 2 / 8π 2 m (π / L) 2 (n x 2 + ny 2 + n z 2 ) (1)

なお、本発明では、量子ドットの形状や材質に応じて、この式(1)で定義される量子準位E(nx,ny,nz)の式以外に、他の一般的な量子準位の式が適用される場合もある。 In the present invention, depending on the shape and material of the quantum dot, in addition to the quantum level E ( nx , ny , nz ) defined by the formula (1), other general quantum In some cases, level formulas may apply.

この式(1)に基づき、各量子ドット12、14のE(nx,ny,nz)を計算する。ここで量子ドット12と、量子ドット14との辺長比は、1:√2であるとき、図2に示すように、量子ドット12における量子準位が(1,1,1)であるときのE(111)と、量子ドット14における量子準位が(2,1,1)であるときのE(211)とが等しくなる。即ち、量子ドット12の量子準位(1,1,1)は、量子ドット14における量子準位(2,1,1)と、それぞれ励起子の励起エネルギー準位が共鳴する関係にある。 Based on this equation (1), E (n x , n y , n z ) of each quantum dot 12, 14 is calculated. Here, when the side length ratio between the quantum dot 12 and the quantum dot 14 is 1: √2, the quantum level in the quantum dot 12 is (1,1,1) as shown in FIG. E (111) is equal to E (211) when the quantum level in the quantum dot 14 is (2,1,1). That is, the quantum level (1, 1, 1) of the quantum dot 12 and the quantum level (2, 1, 1) in the quantum dot 14 are in a relationship in which the excitation energy levels of the excitons resonate with each other.

即ち、この量子ドット12、並びに量子ドット14の構成としては、入力用の量子ドット12よりも量子ドット14をより大体積で構成することが必要となる。また、この量子ドット14は、入力用の量子ドット12から励起子が注入可能な共鳴準位が形成されていることが必要となる。この共鳴準位は、上述した例でいうところの、量子ドット12の量子準位(1,1,1)と、量子ドット14における量子準位(2,1,1)に相当する。   In other words, the quantum dots 12 and the quantum dots 14 need to be configured with a larger volume than the input quantum dots 12. In addition, the quantum dot 14 needs to have a resonance level in which excitons can be injected from the input quantum dot 12. This resonance level corresponds to the quantum level (1, 1, 1) of the quantum dot 12 and the quantum level (2, 1, 1) of the quantum dot 14 in the above-described example.

また、量子ドット14は、当該共鳴準位にある励起子を緩和可能な下位準位を有していることを要件としている。この下位準位は、上述した例でいうところの量子ドット14における量子準位(1,1,1)である。   In addition, the quantum dot 14 is required to have a lower level that can relax excitons in the resonance level. This lower level is the quantum level (1, 1, 1) in the quantum dot 14 in the above-described example.

本発明を適用した光遅延器1では、量子ドット列13において伝送方向始端に位置する量子ドット14aから終端に位置する量子ドット14bに至るまで、励起子を伝送することにより、これを格納する。この終端に位置する量子ドット14bに対して出力端となりえる量子ドットが特段形成されていない場合には、かかる量子ドット14bまで伝送されてきた励起子は、再び量子ドット14aに向かって戻るように伝送されていくことになる。そして、この量子ドット14a〜14bの間を往復し続けることになる。即ち、微視的にはこの量子ドット列13において励起子を伝送させていることに他ならないが、外部から見た場合には、この量子ドット列13に励起子を格納していることになる。   In the optical delay device 1 to which the present invention is applied, the exciton is transmitted from the quantum dot 14 a located at the transmission direction start end to the quantum dot 14 b located at the end in the quantum dot array 13, thereby storing it. If no quantum dot that can serve as an output end is formed with respect to the quantum dot 14b positioned at the end, excitons transmitted to the quantum dot 14b return to the quantum dot 14a again. It will be transmitted. And it will continue to reciprocate between these quantum dots 14a-14b. That is, microscopically this is nothing other than transmitting excitons in the quantum dot array 13, but when viewed from the outside, the excitons are stored in the quantum dot array 13. .

次に、この光遅延器1による処理方法について説明をする。   Next, a processing method by the optical delay device 1 will be described.

先ず入力用の量子ドット12に対して、その量子準位(1,1,1)に対応する周波数ω1の光信号Aを供給することにより、かかる量子準位へ励起子を励起させる。この励起子が励起された場合に、かかる量子ドット12における(1,1,1)と量子ドット14における量子準位(2,1,1)との間で共鳴が生じる。その結果、量子ドット12における量子準位(1,1,1)に存在する励起子が、量子ドット14の量子準位(2,1,1)へ移動する。この結果、見かけ上量子ドット12から量子ドット14へ励起子が移動することになる。   First, an optical signal A having a frequency ω1 corresponding to the quantum level (1, 1, 1) is supplied to the input quantum dot 12 to excite excitons to the quantum level. When this exciton is excited, resonance occurs between (1, 1, 1) in the quantum dot 12 and the quantum level (2, 1, 1) in the quantum dot 14. As a result, excitons existing at the quantum level (1, 1, 1) in the quantum dot 12 move to the quantum level (2, 1, 1) of the quantum dot 14. As a result, the exciton apparently moves from the quantum dot 12 to the quantum dot 14.

また本発明においては、更に光信号Aとは異なる周波数ω2の光信号Bを供給する。この光信号Bにおける周波数ω2は、量子ドット14における量子準位(1,1,1)に対応しており、これを量子ドット14へ照射することにより、量子ドット14の量子準位(1,1,1)へ励起子を励起させることができる。以下、量子ドット12から量子ドット14の量子準位(2,1,1)へ伝送されてきた励起子を第1の励起子といい、光信号Bの供給に基づいて、量子ドット14の量子準位(1,1,1)へ励起させた励起子を第2の励起子という。   In the present invention, an optical signal B having a frequency ω2 different from that of the optical signal A is further supplied. The frequency ω2 in the optical signal B corresponds to the quantum level (1, 1, 1) in the quantum dot 14, and the quantum level (1, 1, 1) of the quantum dot 14 is irradiated by irradiating this to the quantum dot 14. 1,1) can excite excitons. Hereinafter, the exciton transmitted from the quantum dot 12 to the quantum level (2, 1, 1) of the quantum dot 14 is referred to as a first exciton, and the quantum of the quantum dot 14 is determined based on the supply of the optical signal B. An exciton excited to the level (1,1,1) is called a second exciton.

量子ドット14において、量子準位(2,1,1)に存在する第1の励起子が、これよりも下位準位にある量子準位(1,1,1)へと緩和しようとする。しかしながら、この下位準位である量子準位(1,1,1)には、既に光信号Bによって励起された第2の励起子が存在している。その結果、この第1の励起子は、下位準位である量子準位(1,1,1)に緩和しようとしても、この第2の励起子が当該量子準位に存在しているため、緩和することができず、そのまま量子準位(2,1,1)に残ることになる。そして、量子ドット14は、量子準位(2,1,1)間において第1の励起子をそのまま互いに伝送しあうことによりこれを格納することになる。   In the quantum dot 14, the first excitons existing at the quantum level (2,1,1) try to relax to the quantum level (1,1,1) at the lower level. However, the second exciton already excited by the optical signal B exists in the quantum level (1, 1, 1) which is the lower level. As a result, even if this first exciton tries to relax to the lower level quantum level (1, 1, 1), the second exciton exists in the quantum level. It cannot be relaxed and remains as it is in the quantum level (2,1,1). The quantum dots 14 store the first excitons as they are transmitted between the quantum levels (2, 1, 1).

このように本発明を適用した光遅延器1によれば、量子ドット14における下位準位である量子準位(1,1,1)に対して、これに対応した周波数ω2からなる緩和防止用の光信号Bを供給することにより、これに第2の励起子を励起させることにより、あえて量子準位(2,1,1)に対して光学禁制となるように制御することが可能となり、共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の下位準位を介した緩和を防止することが可能となる。その結果、蓄積時における光損失を極力抑えることが可能となる。   As described above, according to the optical delay device 1 to which the present invention is applied, the quantum level (1, 1, 1), which is the lower level in the quantum dot 14, is used for relaxation prevention having the frequency ω2 corresponding thereto. By supplying the optical signal B, it is possible to control the quantum level (2, 1, 1) so as to be optically forbidden by exciting the second exciton. It is possible to prevent relaxation through the lower level of the first exciton transmitted between the resonance levels. As a result, it is possible to suppress light loss during storage as much as possible.

なお、上述した実施の形態では、あくまで図2に示すような量子準位を例に挙げて説明をしたがこれに限定されるものではなく、上述した量子ドット12、14の要件を満たすものであれば、他のいかなる量子準位で構成されていてもよいことは勿論である。   In the above-described embodiment, the quantum level as illustrated in FIG. 2 is described as an example. However, the present invention is not limited to this and satisfies the requirements for the quantum dots 12 and 14 described above. Of course, any other quantum level may be used.

また、上述した例では、あくまで量子ドット12、14とこれを構成する量子準位との間で説明をしてきたが、これに限定されるものではなく、量子ドット12、14の代替として量子井戸を使用するようにしてもよい。かかる場合には、上述した各量子準位が、量子井戸でいうエネルギー帯に相当することになるものの、その他の構成、動作は全て量子ドット12、14と同様となり、所期の効果を奏することになる。   In the above-described example, the description has been made between the quantum dots 12 and 14 and the quantum levels constituting the quantum dots 12 and 14, but the present invention is not limited to this. May be used. In such a case, each quantum level described above corresponds to an energy band in a quantum well, but other configurations and operations are all the same as those of the quantum dots 12 and 14, and the desired effect is achieved. become.

また本発明は、例えば図3に示すように、量子ドット列13を、これを構成する量子ドット14が互いに環を形成するように配置させるようにしてもよい。   In the present invention, for example, as shown in FIG. 3, the quantum dot array 13 may be arranged so that the quantum dots 14 constituting the quantum dot array 13 form a ring.

これにより、入力用の量子ドット12から量子ドット列13側に注入された第1の励起子は、この環状に形成された量子ドット14の共鳴準位間を伝送することにより、これに格納されることになる。   As a result, the first excitons injected from the input quantum dots 12 to the quantum dot array 13 side are stored in this by transmitting between the resonance levels of the annular quantum dots 14. Will be.

更に、本発明は、上述した光遅延器への適用に限定されるものではなく、伝送路として適用してもよいことは勿論である。実際にこれを伝送路に適用する場合には、量子ドット列13における量子ドット14bの出力側において、これよりも大体積で構成される量子ドットを配置することにより、量子ドット14bへと伝送されてきた第1の励起子をこれを介して放出させ、発光させることになる。   Further, the present invention is not limited to the application to the optical delay device described above, but may be applied as a transmission line. When this is actually applied to the transmission path, the quantum dots having a larger volume are arranged on the output side of the quantum dots 14b in the quantum dot array 13 to be transmitted to the quantum dots 14b. The first exciton that has been emitted is emitted through the first exciton to emit light.

このような伝送を行う場合においても、量子ドット14における下位準位である量子準位(1,1,1)に対して、これに対応した周波数ω2からなる緩和防止用の光信号Bを供給することにより、これに第2の励起子を励起させることにより、あえて量子準位(2,1,1)に対して光学禁制となるように制御することが可能となる。その結果、共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の下位準位を介した緩和を防止することが可能となり、伝送効率を向上させることが可能となる。   Even in such transmission, the relaxation prevention optical signal B having the frequency ω2 corresponding to the quantum level (1, 1, 1) which is the lower level in the quantum dot 14 is supplied. By doing so, it is possible to control the quantum level (2, 1, 1) to be optically forbidden by exciting the second exciton. As a result, it is possible to prevent relaxation via the lower level of the first exciton transmitted between the resonance levels, and it is possible to improve transmission efficiency.

以下、本発明を適用した光遅延器1の実施例について、説明をする。以下の実施例1では、上述した構成からなる光遅延器1に加え、更に図4に示すような構成からなる比較例を準備した。   Embodiments of the optical delay device 1 to which the present invention is applied will be described below. In Example 1 below, in addition to the optical delay device 1 configured as described above, a comparative example configured as shown in FIG. 4 was prepared.

この図4に示す比較例では、量子ドット12を量子ドット12aから量子ドット12bに至るまで複数個並べ、その終端に位置する量子ドット12bの近傍には、これよりも大体積からなる量子ドット14が1個に亘り配置されているものである。この量子ドット12、14の共鳴準位の関係は、上述した実施の形態と同一である。   In the comparative example shown in FIG. 4, a plurality of quantum dots 12 are arranged from the quantum dot 12a to the quantum dot 12b, and in the vicinity of the quantum dot 12b located at the end, the quantum dot 14 having a larger volume than this. Are arranged over one piece. The relationship between the resonance levels of the quantum dots 12 and 14 is the same as that of the above-described embodiment.

このような構成からなる比較例では、量子ドット12aに励起させた第1の励起子を、その共鳴準位を介して量子ドット12bまで伝送させ、さらに共鳴準位を介して量子ドット14までこれを伝送させることができる。しかしながら、量子ドット12の共鳴準位間を伝送する励起子の多くが放射してしまう。その理由として、量子ドット12においては、緩和を防止するための緩和防止用の光信号の供給が無いためである。また、これに加えて、量子ドット12における共鳴準位間を伝送する励起子は、伝送元の量子ドット12に戻ってしまういわゆる戻り光が生じる場合もあり、原理的にも光損失が大きくなる構成となっている。   In the comparative example having such a configuration, the first excitons excited in the quantum dots 12a are transmitted to the quantum dots 12b through the resonance levels, and further to the quantum dots 14 through the resonance levels. Can be transmitted. However, many excitons that transmit between the resonance levels of the quantum dots 12 are emitted. This is because the quantum dot 12 does not supply an optical signal for preventing relaxation for preventing relaxation. In addition to this, the exciton that transmits between the resonance levels in the quantum dot 12 may generate so-called return light that returns to the quantum dot 12 of the transmission source, and the optical loss increases in principle. It has a configuration.

図5は、本発明例と比較例との間で実際に光伝送させた場合において、その光出力をシミュレーションにより算出した結果を示している。横軸が、本発明例でいうところの量子ドット14の個数、並びに比較例でいうところの量子ドット12の個数を、縦軸が出力の比率を示している。本発明例1)、比較例1)はともに伝送元の量子ドットへの戻り光がない場合を仮定しており、また本発明例2)比較例2)はともに伝送元の量子ドットへの戻り光がある場合を仮定している。   FIG. 5 shows the result of calculating the optical output by simulation when optical transmission is actually performed between the example of the present invention and the comparative example. The horizontal axis indicates the number of quantum dots 14 in the present invention example, the number of quantum dots 12 in the comparative example, and the vertical axis indicates the output ratio. Both Inventive Example 1) and Comparative Example 1) assume that there is no return light to the source quantum dot, and Inventive Example 2) Comparative Example 2) both return to the source quantum dot. Assume that there is light.

シミュレーションの結果から、本発明例1)は、同一条件の比較例1)と比較して出力が高くなっており、また、本発明例2)は、同一条件の比較例2)と比較して出力が高くなっているのが分かる。   From the simulation results, the output of Example 1) of the present invention is higher than that of Comparative Example 1) under the same conditions, and Example 2) of the present invention is compared with Comparative Example 2) of the same conditions. You can see that the output is high.

即ち、本発明例では、比較例よりも光伝送効率が上昇していることが示されている。このため、上述の如き構成からなる本発明を光遅延器に適用すれば、より長時間に亘って安定的にデータを格納することが可能となり、また光伝送路として適用すればより高効率なデータの伝送を実現することが可能となる。   That is, it is shown that the optical transmission efficiency is higher in the example of the present invention than in the comparative example. Therefore, if the present invention configured as described above is applied to an optical delay device, data can be stably stored for a longer time, and if it is applied as an optical transmission line, it is more efficient. Data transmission can be realized.

1 光遅延器
12、14 量子ドット
13 量子ドット列
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical delay device 12, 14 Quantum dot 13 Quantum dot row

Claims (9)

入力用の量子ドットと、
上記入力用の量子ドットよりも大体積で構成されてなるとともに、上記入力用の量子ドットから第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する遅延用の量子ドットを、略同一のサイズで複数に亘り配置させた量子ドット列とを備え、
上記入力用の量子ドットは、格納すべきデータに応じた光信号が供給された場合には、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記遅延用の量子ドットへ注入させ、
上記量子ドット列は、上記入力用の量子ドットから注入された上記第1の励起子を、複数の上記遅延用の量子ドットにおける共鳴準位間で互いに伝送させることによりこれを格納するとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号の供給に基づいて上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させること
を特徴とする量子ドットを用いた光遅延器。
Quantum dots for input,
Resonance levels in which the first excitons are injected from the input quantum dots and the first excitons are relaxed from the resonance levels. A quantum dot array in which a plurality of delay quantum dots having possible lower levels are arranged in a plurality of substantially the same size,
When the input quantum dot is supplied with an optical signal corresponding to the data to be stored, the first exciton excited according to the wavelength is injected into the delay quantum dot,
The quantum dot array stores the first excitons injected from the input quantum dots by transmitting each of the first excitons between resonance levels in the plurality of delay quantum dots, and The first excitons that are transmitted between the resonance levels by further exciting the second excitons to the lower level based on the supply of the relaxation preventing optical signal having a wavelength different from that of the optical signal. An optical delay device using quantum dots, characterized by delaying relaxation through the lower level of.
上記量子ドット列は、これを構成する遅延用の量子ドットが互いに環を形成するように配置させてなること
を特徴とする請求項1記載の量子ドットを用いた光遅延器。
2. The optical delay device using quantum dots according to claim 1, wherein the quantum dot array is arranged such that delay quantum dots constituting the quantum dot array form a ring.
入力用の量子ドットと、
上記入力用の量子ドットよりも大体積で構成されてなるとともに、上記入力用の量子ドットから第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する伝送用の量子ドットを、略同一のサイズで複数に亘り配置させた量子ドット列とを備え、
上記入力用の量子ドットは、伝送すべきデータに応じた光信号が供給された場合には、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記伝送用の量子ドットへ注入させ、
上記量子ドット列は、上記入力用の量子ドットから注入された上記第1の励起子を、複数の上記伝送用の量子ドットにおける共鳴準位間で互いに伝送させ、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号の供給に基づいて上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させること
を特徴とする量子ドットを用いた伝送路。
Quantum dots for input,
Resonance levels in which the first excitons are injected from the input quantum dots and the first excitons are relaxed from the resonance levels. A quantum dot array in which a plurality of quantum dots for transmission having a possible lower level are arranged with a plurality of substantially the same size,
When the input quantum dot is supplied with an optical signal corresponding to the data to be transmitted, the first exciton excited according to the wavelength is injected into the transmission quantum dot,
The quantum dot array transmits the first excitons injected from the input quantum dots between resonance levels in the plurality of transmission quantum dots, and has a wavelength different from that of the optical signal. The second exciton is further excited to the lower level based on the supply of the relaxation preventing optical signal, thereby passing through the lower level of the first exciton transmitted between the resonance levels. A transmission line using quantum dots characterized by delaying the relaxation.
入力用の量子ドットと、上記入力用の量子ドットよりも大体積で構成されてなるとともに、上記入力用の量子ドットから第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する遅延用の量子ドットを、略同一のサイズで複数に亘り配置させた量子ドット列とからなるデバイスに対し、
格納すべきデータに応じた光信号を上記入力用の量子ドットへ供給することにより、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記遅延用の量子ドットへ注入させ、
上記入力用の量子ドットから上記遅延用の量子ドットへ注入された上記第1の励起子を共鳴準位間で互いに伝送させることによりこれを格納させるとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号を供給して上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させること
を特徴とする量子ドットを用いたデータ遅延方法。
The input quantum dot is configured to have a larger volume than the input quantum dot, and the first exciton is injected from the input quantum dot and the resonance level from the resonance level. For a device comprising a quantum dot array in which a plurality of delay quantum dots having a lower level capable of relaxing the first excitons are arranged in a plurality of substantially the same size,
By supplying an optical signal corresponding to data to be stored to the input quantum dot, the first excitons excited according to the wavelength are injected into the delay quantum dot,
The first excitons injected from the input quantum dots into the delay quantum dots are transmitted between each other between resonance levels, and are stored, and relaxation is made of a wavelength different from that of the optical signal. By supplying an optical signal for prevention to further excite the second exciton to the lower level, the first exciton transmitted between the resonance levels is relaxed through the lower level. A data delay method using quantum dots characterized by delaying.
入力用の量子ドットと、上記入力用の量子ドットよりも大体積で構成されてなるとともに、上記入力用の量子ドットから第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する伝送用の量子ドットを、略同一のサイズで複数に亘り配置させた量子ドット列とからなるデバイスに対し、
伝送すべきデータに応じた光信号を上記入力用の量子ドットへ供給することにより、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記伝送用の量子ドットへ注入させ、
上記入力用の量子ドットから上記伝送用の量子ドットへ注入された上記第1の励起子を共鳴準位間で互いに伝送させるとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号を供給して上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させること
を特徴とする量子ドットを用いた信号伝送方法。
The input quantum dot is configured to have a larger volume than the input quantum dot, and the first exciton is injected from the input quantum dot and the resonance level from the resonance level. For a device comprising a quantum dot array in which a plurality of quantum dots for transmission having a lower level capable of relaxing the first excitons are arranged in a plurality of substantially the same size,
By supplying an optical signal corresponding to the data to be transmitted to the input quantum dot, the first excitons excited according to the wavelength are injected into the transmission quantum dot,
The first excitons injected from the input quantum dot to the transmission quantum dot are transmitted between resonance levels, and a relaxation preventing optical signal having a wavelength different from that of the optical signal is supplied. Then, by further exciting the second exciton to the lower level, the relaxation of the first excitons transmitted between the resonance levels via the lower level is delayed. A signal transmission method using quantum dots.
入力用の量子井戸と、
上記入力用の量子井戸から第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する遅延用の量子井戸を複数に亘り配置させた量子井戸列とを備え、
上記入力用の量子井戸は、格納すべきデータに応じた光信号が供給された場合には、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記遅延用の量子井戸へ注入させ、
上記量子井戸列は、上記入力用の量子井戸から注入された上記第1の励起子を、複数の上記遅延用の量子井戸における共鳴準位間で互いに伝送させることによりこれを格納するとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号の供給に基づいて上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させること
を特徴とする量子井戸を用いた光遅延器。
A quantum well for input;
A plurality of delay quantum wells having a resonance level in which the first exciton is injected from the input quantum well and a lower level capable of relaxing the first exciton from the resonance level. An arranged quantum well array,
When the input quantum well is supplied with an optical signal corresponding to the data to be stored, the first exciton excited according to the wavelength is injected into the delay quantum well,
The quantum well array stores the first excitons injected from the input quantum well by transmitting the first excitons between the resonance levels in the plurality of delay quantum wells, and The first excitons that are transmitted between the resonance levels by further exciting the second excitons to the lower level based on the supply of the relaxation preventing optical signal having a wavelength different from that of the optical signal. An optical delay device using a quantum well, characterized by delaying relaxation through the lower level.
入力用の量子井戸と、
上記入力用の量子井戸から第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する伝送用の量子井戸を複数に亘り配置させた量子井戸列とを備え、
上記入力用の量子井戸は、伝送すべきデータに応じた光信号が供給された場合には、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記伝送用の量子井戸へ注入させ、
上記量子井戸列は、上記入力用の量子井戸から注入された上記第1の励起子を、複数の上記伝送用の量子井戸における共鳴準位間で互いに伝送させるとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号の供給に基づいて上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させること
を特徴とする量子井戸を用いた光伝送路。
A quantum well for input;
A plurality of transmission quantum wells having a resonance level where the first exciton is injected from the input quantum well and a lower level capable of relaxing the first exciton from the resonance level. An arranged quantum well array,
When the input quantum well is supplied with an optical signal corresponding to the data to be transmitted, the first exciton excited according to the wavelength is injected into the transmission quantum well,
The quantum well array transmits the first excitons injected from the input quantum well to each other between resonance levels in the plurality of transmission quantum wells and has a wavelength different from that of the optical signal. The second exciton transmitted between the resonance levels is further excited by exciting the second exciton to the lower level based on the supply of the relaxation preventing optical signal. An optical transmission line using a quantum well characterized by delaying relaxation via the quantum well.
入力用の量子井戸と、上記入力用の量子井戸から第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する遅延用の量子井戸を複数に亘り配置させた量子井戸列とからなるデバイスに対し、
格納すべきデータに応じた光信号を上記入力用の量子井戸へ供給することにより、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記遅延用の量子井戸へ注入させ、
上記入力用の量子井戸から上記遅延用の量子井戸へ注入された上記第1の励起子を共鳴準位間で互いに伝送させることによりこれを格納させるとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号を供給して上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させること
を特徴とする量子井戸を用いたデータ遅延方法。
For delay having an input quantum well, a resonance level in which a first exciton is injected from the input quantum well, and a lower level capable of relaxing the first exciton from the resonance level For a device consisting of a quantum well array in which multiple quantum wells are arranged,
By supplying an optical signal corresponding to data to be stored to the input quantum well, the first excitons excited according to the wavelength are injected into the delay quantum well,
The first excitons injected from the input quantum well into the delay quantum well are transmitted between the resonance levels to store them, and the relaxation is made of a wavelength different from that of the optical signal. By supplying an optical signal for prevention to further excite the second exciton to the lower level, the first exciton transmitted between the resonance levels is relaxed through the lower level. A data delay method using a quantum well characterized by delaying.
入力用の量子井戸と、上記入力用の量子井戸から第1の励起子が注入される共鳴準位と当該共鳴準位から上記第1の励起子を緩和可能な下位準位とを有する遅延用の量子ドットを、略同一のサイズで複数に亘り配置させた量子ドット列とからなるデバイスに対し、
伝送すべきデータに応じた光信号を上記入力用の量子井戸へ供給することにより、その波長に応じて励起された第1の励起子を上記伝送用の量子ドットへ注入させ、
上記入力用の量子井戸から上記伝送用の量子井戸へ注入された上記第1の励起子を共鳴準位間で互いに伝送させるとともに、上記光信号とは異なる波長からなる緩和防止用光信号を供給して上記下位準位へ更に第2の励起子を励起させることにより、上記共鳴準位間において伝送させている第1の励起子の上記下位準位を介した緩和を遅延させること
を特徴とする量子井戸を用いた信号伝送方法。
For delay having an input quantum well, a resonance level in which a first exciton is injected from the input quantum well, and a lower level capable of relaxing the first exciton from the resonance level For a device comprising a quantum dot array in which a plurality of quantum dots are arranged with a plurality of substantially the same size,
By supplying an optical signal corresponding to the data to be transmitted to the input quantum well, the first excitons excited according to the wavelength are injected into the transmission quantum dot,
The first excitons injected from the input quantum well to the transmission quantum well are transmitted between resonance levels, and a relaxation preventing optical signal having a wavelength different from that of the optical signal is supplied. Then, by further exciting the second exciton to the lower level, the relaxation of the first excitons transmitted between the resonance levels via the lower level is delayed. A signal transmission method using a quantum well.
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