| Project/Area Number |
20J11225
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
村井 俊哉 東京工業大学, 工学院, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | シリコンフォトニクス / 磁気光学 / 光導波路 / 光メモリ / 磁気光学材料 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、高効率で大容量な次世代光通信システム実現に必要不可欠である光メモリの開発する。提案する光メモリは大規模集積可能な導波路型で、リング共振器と記録・再生層である磁気光学材料からなり、磁気光学材料の磁化方向に対応させて1bitの入力光情報を記録する。この光メモリの記録動作実現に向けて、実験的に光入力の有無により磁気光学材料の磁化反転を制御する方法を実現する。磁化反転は磁区観察装置を用いて直接観測する。次に、再生動作実現に向けて、磁気光学材料の磁化方向によりリング共振器の光出力の強度変化することを観測する。最終的に、検討した事項をもとに記録動作と再生動作を両立した光メモリの動作を実証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、導波路型磁気光学メモリの実現に向けて、記録動作に関する検証をさらに進めた。また、記録と再生動作の両方が可能なメモリの設計を行った。
前年度までに、記録層用の薄膜磁石CoFeBを堆積したシリコン導波路サンプルを作製し、CW光を用いて光導波路を介したキュリー点記録に初めて成功していた。本年度はメモリの記録動作に関する検討をさらに進め、CW光の代わりに光パルスを用いたキュリー点記録を検証した。その結果、CW光のみならず、パルス幅50ns、ピークパワー50mWの光パルスを用いたキュリー点記録に成功した。キュリー点記録に必要な光エネルギーや速度は導波路上の薄膜磁石のサイズを小さくすることで削減することができ、シミュレーション結果から、0.45マイクロメートル×2マイクロメートル サイズの薄膜磁石を用いることでピークパワー30mW、パルス幅1nsの光パルスでもキュリー点記録が実現できることを示した。この結果は国際会議OFCにおいて発表済みした。また、Optics Expresss誌に採択済みで、その内容をEditorから評価されたことからプレスリリースされる予定である。
続いて、記録と再生動作の両立が可能な磁気光学メモリの設計を進めた。当初検討していた構造では、リング共振器上に光吸収が大きな記録材料を配置していたためにリング共振器のQ値が大幅に低下し、良好な消光比を得るのは困難であった。そこでリング共振器の外側に再生光を入力する導波路とは別の記録用の導波路を設け、その上に記録材料を配置し、外側からリング共振器下の再生層を磁化可能な構造を提案した。新しく提案した構造を用いることで消光比20dB以上のメモリ動作が実現可能であることを示した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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