目次
　
略字リスト………………………………………………………………………………………… 4
　
第１章　序論……………………………………………………………………………………… 5
　　1-1　本研究の背景と動機 ………………………………………………………………… 5
　　1-2　非線形電気光学効果の研究動向 …………………………………………………… 5
　　1-3　非線形電気光学効果の光素子への応用についての現状と課題 ………………… 7
　　1-4　本論文の構成 ………………………………………………………………………… 8
　　参考文献 …………………………………………………………………………………… 10
　
第２章　量子井戸の結合状態と電界効果 …………………………………………………… 12
　　2-1　はじめに……………………………………………………………………………… 12
　　2-2　超格子におけるワニエ・シュタルク局在の概念………………………………… 13
　　2-3　短周期、長周期および２重周期超格子構造における電界効果………………… 15
　　　　2-3-1　試料構造……………………………………………………………………… 15
　　　　2-3-2　トランスファーマトリックス法…………………………………………… 19
　　　　2-3-3　フォトカレント法による電界効果の解析………………………………… 22
　　　　　　（a）長周期超格子……………………………………………………………… 22
　　　　　　（b）短周期超格子……………………………………………………………… 25
　　　　　　（c）２重周期超格子…………………………………………………………… 28
　　2-4　まとめ………………………………………………………………………………… 40
　　参考文献 …………………………………………………………………………………… 40
　
第３章　ワニエ・シュタルク局在現象の超格子構造依存性 ……………………………… 43
　　3-1　はじめに……………………………………………………………………………… 43
　　3-2　強結合理論によるシュタルク階段準位の記述…………………………………… 44
　　3-3　低温でのワニエ・シュタルク局在………………………………………………… 45
　　　　3-3-1　試料構造……………………………………………………………………… 45
　　　　3-3-2　シュタルク階段準位のエネルギー固有値………………………………… 47
　　　　3-3-3　シュタルク階段準位の振動子強度………………………………………… 58
　　3-4　室温におけるワニエ・シュタルク局在…………………………………………… 63
　　3-5　まとめ………………………………………………………………………………… 68
　　参考文献 …………………………………………………………………………………… 69
　
第４章　ワニエ・シュタルク局在を利用した自己電気光学効果素子 …………………… 71
　　4-1　はじめに……………………………………………………………………………… 71
　　4-2　自己電気光学効果素子（self-electro-optic effect device：SEED）の原理
　　　　　　 …………………………………………………………………………………… 73
　　　　4-2-1　SEEDの動作原理……………………………………………………………… 73
　　　　4-2-2　SEED動作の電荷バランスに基づく解析…………………………………… 77
　　　　4-2-3　多重安定動作の原理………………………………………………………… 79
　　4-3　ワニエ・シュタルク局在を用いた低挿入損失SEED……………………………… 80
　　　　4-3-1　透過型素子構造……………………………………………………………… 80
　　　　4-3-2　電気光学的吸収特性………………………………………………………… 81
　　　　4-3-3　低挿入損失SEEDの動作特性………………………………………………… 85
　　4-4　シュタルク階段の光吸収に基づく多重安定SEED………………………………… 90
　　　　4-4-1　電気光学的吸収特性………………………………………………………… 90
　　　　4-4-2　多重安定SEEDの動作特性…………………………………………………… 92
　　4-5　まとめ………………………………………………………………………………… 94
　　参考文献 …………………………………………………………………………………… 94
　
第５章　新機能自己電気光学効果素子 ……………………………………………………… 96
　　5-1　はじめに……………………………………………………………………………… 96
　　5-2　異種超格子構造を利用した２波長非対称SEED…………………………………… 98
　　　　5-2-1　InGaAs/AlGaAs歪多重量子井戸ダイオードの構造 ……………………… 98
　　　　5-2-2　In0.15Ga0.85As/Al0.15Ga0.85As歪多重量子井戸の電気光学特性 ……… 100
　　　　5-2-3　２波長非対称SEEDの構造と動作原理 …………………………………… 102
　　　　5-2-4　２波長非対称SEEDの動作特性 …………………………………………… 104
　　5-3　動作特性選択機能を有する２波長対称SEED …………………………………… 109
　　　　5-3-1　素子の構成 ………………………………………………………………… 109
　　　　5-3-2　動作原理および動作特性 ………………………………………………… 110
　　5-4　準安定状態とパルス光励起SEED ………………………………………………… 116
　　　　5-4-1　パルス光励起対称SEED回路 ……………………………………………… 116
　　　　5-4-2　準安定状態 ………………………………………………………………… 117
　　　　5-4-3　準安定状態への励起 ……………………………………………………… 121
　　　　5-4-4　３安定状態間スイッチング ……………………………………………… 126
　　　　5-4-5　多安定状態間スイッチング ……………………………………………… 128
　　5-5　まとめ ……………………………………………………………………………… 130
　　参考文献…………………………………………………………………………………… 131
　
第６章　結論…………………………………………………………………………………… 133
　
謝辞……………………………………………………………………………………………… 136
　
論文リスト……………………………………………………………………………………… 137