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Developement of liquid crystal loaded silicon photonic devices incorporating initial alignment technique based on groove array

Research Project

Project/Area Number 16K18098
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Atsumi Yuki  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (30738068)

Research Collaborator Watabe Kazuhiro  
Uda Narutaka  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsシリコンフォトニクス / 液晶 / 位相制御 / 配向制御 / マッハツェンダー干渉計
Outline of Final Research Achievements

Wide-range phase control is an important function to realize high-performance silicon photonic devices and their integrated circuits in large-scale datacenters and high-performance supercomputers. Liquid crystal (LC) is a promising integration material to realize this function with low power consumption. In this work, we developed a technique to locally control the LC initial alignment by introducing a nano-meter-scale groove array to Si photonics using CMOS compatible fabrication process. Also, we succeeded in introduction of this technology to various optical functional devices and showed its effectiveness.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

液晶集積シリコンフォトニクスは、ゲント大学(ベルギー)、カールスルーエ工科大学(ドイツ) や神奈川工科大を筆頭に国内外で研究開発されている。その中で液晶の初期配向状態はデバイス性能・機能に多大な影響を与えるため、フレキシブルな制御技術が求められている。本研究で開発したナノ溝構造集積による初期配向制御技術は光回路の直近に配向機構を実現することが可能であることから動作安定性に優れている。またCMOS互換プロセスを利用して作製可能であることから高い電子光集積性を有し、様々な機能デバイスやシステムへの応用が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Initial alignment control technique using on-chip groove arrays for liquid crystal hybrid silicon optical phase shifters2019

    • Author(s)
      Atsumi Yuki、Watabe Kazuhiro、Uda Narutaka、Miura Noboru、Sakakibara Youichi
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 27 Issue: 6 Pages: 8756-8767

    • DOI

      10.1364/oe.27.008756

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Compact and low-loss liquid crystal loaded Mach-Zehnder optical switch based on Si wire waveguide2017

    • Author(s)
      Yuki Atsumi, Tetsuo Miyazaki, Noboru Miura, Masahiko Mori, Youichi Sakakibara
    • Journal Title

      IEICE Electronics Express

      Volume: 14 Issue: 6 Pages: 20170110-20170110

    • DOI

      10.1587/elex.14.20170110

    • NAID

      130006895157

    • ISSN
      1349-2543
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] In-plane switching mode-based liquid-crystal hybrid Si wired Mach-Zehnder optical switch2016

    • Author(s)
      Yuki Atsumi, Tetsuo Miyazaki, Ryohei Takei, Makoto Okano, Noboru Miura, Masahiko Mori, Youichi Sakakibara
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 55 Issue: 11 Pages: 118003-118003

    • DOI

      10.7567/jjap.55.118003

    • NAID

      210000147253

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 局所配向誘引構造を組み込んだ面内電界駆動液晶装荷シリコン細線 MZ 型光スイッチの作製2019

    • Author(s)
      宇田成孝、渥美裕樹、三浦登、榊原陽一
    • Organizer
      第66 回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Liquid crystal loaded silicon Mach-Zehnder optical switch incorporating groove array based initial alignment technique2018

    • Author(s)
      Atsumi Yuki、Watabe Kazuhiro、Uda Narutaka、Miura Noboru、Sakakibara Youichi
    • Organizer
      IEEE International Conference on Group IV Photonics 2018 (GFP 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 局所配向誘引構造を組み込んだ垂直駆動液晶装荷シリコン細線 MZI 型光スイッチの試作 (Ⅰ)2018

    • Author(s)
      渡部 和宏、 渥美 裕樹、宇田 成孝、三浦 登、榊原 陽一
    • Organizer
      第65回応用物理学会 春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 局所配向誘引構造を組み込んだ垂直駆動液晶装荷シリコン細線 MZI 型光スイッチの試作 (Ⅱ)2018

    • Author(s)
      渡部 和宏、 渥美 裕樹、宇田 成孝、三浦 登、榊原 陽一
    • Organizer
      第65回応用物理学会 春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 液晶装荷シリコン細線光スイッチの時間応答特性の検討2018

    • Author(s)
      宇田 成孝、渥美 裕樹、渡部 和宏、三浦 登、榊原 陽一
    • Organizer
      電子情報通信学会2018年総合大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Controlled initial orientation of liquid crystals in silicon optical switches with a groove array2017

    • Author(s)
      Yuki Atsumi, Kazuhiro Watabe, Narutaka Uda, Noboru Miura, Masahiko Mori, Youichi Sakakibara
    • Organizer
      CLEO-PR, OECC and PGC 2017
    • Place of Presentation
      Sands expo and convention centre, Singapore
    • Year and Date
      2017-07-31
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] オンチップ微細溝配列を用いた局所配向制御可能な液晶装荷シリコン光スイッチ2017

    • Author(s)
      渥美 裕樹、渡部 和宏、 宇田 成孝、三浦 登、森 雅彦、 榊原 陽一
    • Organizer
      第64回応用物理学会 春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • Year and Date
      2017-03-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 電極に局所配向誘因構造を埋め込んだ液晶装荷シリコン細線方向性結合器型光スイッチの試作2017

    • Author(s)
      渡部 和宏、渥美 裕樹、宇田 成孝、三浦 登、榊原 陽一
    • Organizer
      第64回応用物理学会 春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • Year and Date
      2017-03-14
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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