Advanced laser spectroscopy on the basis of lasers and microscopy is developed and applied to semiconductor quantum wires (QWRs) and other nano-structures, in order to understand and control their optical properties quantum mechanically which vary with their size and shape.

The structures of current interest are T-shaped GaAs quantum wires, and ridge QWRs. Their optical properties inherent to 1D systems are investigated. Combining these structures with optical waveguide structures, we have realized novel semiconductor QWR lasers and FET-type devises, for which microscopic measurements of lasing properties, emission images, and many-body effects are in progress.

Furthermore, FTIR modulation spectroscopy of intersubband transition in quantum wells, and time resolved spectroscopic characterization of new materials and structures are in progress. To improve resolution, sensitivity, and quantitative accuracy in luminescence microscopy, a new type of lens called solid-immersion lens (SIL) has been fabricated and tested. Spatial resolution better than the diffraction limit λ/2 by 25%, and light collection efficiency of 70% are indeed realized.

サイズや形に依存して変化する量子力学的な物性の光学的な理解と制御を目的として、 半導体量子ナノ構造の分光手法の開発と実践を行っている。 研究手法の三つの柱として、μm〜サブμm空間でのレーザー分光・光学技術を開発すること、 量子化された準位間の遷移を直接観測するための赤外分光法を開発すること、 試料の品質評価のための基礎分光を行い新しい試料の開発に寄与することをめざしている。

GaAs薄膜量子井戸構造をＴ型につないだような量子構造では、Ｔ型の交点が量子細線として働く。 また、GaAs薄膜量子井戸構造を尖ったリッジ（尾根）構造の上に作った構造でも薄膜の折れ曲がった部分が量子細線として働く。 これらの構造を、顕微分光や画像計測法により調べ、一次元光物性の研究を進めている。 さらに、これらを光導波路構造と組み合わせて新しい半導体レーザー構造を実現し、レーザー発振の様子を調べ、顕微透過測定を試みている。 また、ソリッドイマージョンレンズという新しいレンズを作製し用いて、回折限界λ/2を超える顕微画像計測法の開発を行っている。 これらと並行し、試料開発のため時間分解蛍光計測による結晶評価などを行っている。

（Modified 2015）

1.Device physics of gain-switched semiconductor lasers and solar cells
（利得スイッチング半導体レーザーおよび太陽電池のデバイス物理）

2.Many-body interactions and non-equilibrium properties of low-dimensional electron-hole systems in clean semiconductor quantum wires and wells
（高品質半導体量子細線および井戸における低次元電子正孔キャリアの多体相関と非平衡性）

3.Material physics and development of high-quality semiconductor nano-structures via microscopy
（半導体量子構造およびデバイスの作製、高品質化、構造評価、顕微分光計測、画像計測）

4.Bioluminescence of firefly, jelly fish, sea firefly, etc. and bio/chemiluminescence measurement standards
（ホタル・クラゲ・ウミホタルなどの生物発光と生物化学発光計測標準）

（Modified 2014）

1. Quantum wires
(量子細線)

1-1 1D physics of quantum wires
(量子細線の1次元物理)

1-2 Physics of quantum wire lasers
(量子細線レーザーの物理)

1-3 Injection quantum wire lasers
(電流注入量子細線レーザー)

1-4 Room temperature quantum wire lasers
(室温量子細線レーザー)

2. Microscopic PL spectroscopy, PL imaging, and microscopic transmission measurements of novel semiconductor nano-structures.
(新しい半導体ナノ構造の顕微PL分光・PL画像計測・顕微透過計測)

3. Active wavegude devices and external-cavity lasers for 1.5um telecomunication wavelength
（光通信1.5ミクロン波長帯の能動導波路素子および外部共振器レーザー）

4. Absolute intenisty and yield measurements of firefly bio-luminescence
(ホタルなど生物発光の絶対光量および収率計測)

(以下は、重要だけど現在休眠中のテーマ）

5. Microscopic imaging measurements beyond the diffraction-limited resolution by means of solid immersion lens (SIL).
(ソリッドイマージョン超回折限界顕微画像計測)

6. Single- and few-molecule fluorescence microscope detection and spectroscopy.
(単一および少数分子の蛍光顕微検出と分光)

7. FTIR transmission and emission spectroscopy of intersubband transition in semiconductor quantum well structures.
(半導体量子井戸構造におけるサブバンド間遷移のFTIR透過・発光分光)

8. Time resolved photoluminescence measurements for crystal characterization.
(時間分解蛍光計測による結晶評価)