A study on integrated nonreciprocal devices using disk resonators and magneto-optical materials
| Project/Area Number |
23K03977
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Kanagawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中津原 克己 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (70339894)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 光アイソレータ / ディスク共振器 / 光集積回路 / 光導波路 / シリコンフォトニクス / 光非相反素子 / 磁気光学材料 / 導波路 |
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| Outline of Research at the Start |
不要な反射光を遮断する光アイソレータや対向する光を分離する光サーキュレータは、光の伝搬方向によって伝搬特性が異なる非相反性によって機能を発現する。本研究ではディスク状光共振器と磁気光学材料を組み合わせた新たな光非相反素子を考案し、動作実証を目指す。本研究で実現を目指すディスク共振器形光非相反素子は、シリコンフォトニクスデバイスをはじめ、多くの光電融合素子の動作に用いられるTEモードでの動作が可能であるため、高密度かつ高機能な光集積回路の実現に寄与するものと考えられる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
不要な反射光を遮断する光アイソレータや対向する光を分離する光サーキュレータは、光の伝搬方向によって伝搬特性が異なる非相反性によって機能を発現する。本研究ではディスク状光共振器と磁気光学材料を組み合わせることで、小型で集積化に適した光非相反素子の実現を目指している。本研究で実現を目指すディスク共振器形光非相反素子は、シリコンフォトニクスデバイスをはじめ、多くの光電融合素子の動作に用いられるTEモードでの動作が可能であるため、高密度かつ高機能な光集積回路の実現に寄与するものと考えられる。研究計画の初年度として、ディスク共振器の設計及び試作を進め、理論特性解析結果と比較しながら、光アイソレータ及び光サーキュレータ等非相反素子に適したディスク共振器構造の製作技術の開発を行った。ディスク共振器及び入出力部となる細線導波路のパターン形成には電子ビーム描画装置を使用し、基本となる単一のディスク共振器構造のパターニング条件を確立した。さらに、ディスク構造とリング導波路構造を直列結合させた構造の検討、理論特性解析を行い、非相反素子の動作実証に向けた共振特性等の性能向上を図った。
また、スパッタリング装置によりシリコン上に成膜した磁気光学材料の結晶化プロセスの検討も進めた。熱処理プロセスの条件の詳細な探索を進めながら、X線回折装置を使用して結晶性の評価を行った。さらに研究過程で着想した新たな結晶化プロセスの基礎検討を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ディスク共振器の設計及び試作を進め、理論特性解析結果と比較しながら、光アイソレータ及び光サーキュレータ等非相反素子に適したディスク共振器構造の製作技術の開発を行った。電子ビーム描画装置を使用した微細パターン形成技術の向上を図り、ディスク共振器及び入出力部となる細線導波路のパターンを形成した。ドライエッチングをはじめ、ディスク共振器構造の製作に不可欠な製作プロセスの開発を行い、共振特性の評価を行った。さらに、ディスク構造とリング導波路構造を直列結合させた構造について理論特性解析、素子の試作を行い、非相反素子の動作実証に向けた共振特性等の性能向上を図った。
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| Strategy for Future Research Activity |
現有設備のランプアニール装置を用いた結晶化プロセスにおける熱処理条件の探索を行いながら、本研究過程において着想した新たな結晶化プロセスの基礎検討を進める。
ディスク-リング結合導波路構造においては、さらなる共振特性の改善を図り、その結果を反映させたディスク共振器形光アイソレータの設計と理論特性解析を行う。次に、試作素子を用いて、印加磁界の極性反転ならびに入出力光の切替えによる波長特性のシフトによって光アイソレータ動作の実証と光非相反移相効果の定量的評価を行う。また、導波特性測定系を改造し、光サーキュレータ動作の実証と評価を行う。
さらに、高機能光集積回路の検討初期の一例として、ディスク共振器型光非相反素子とグレーティングカプラを集積化した回路を試作し、空間光学系結合素子との集積技術の開発を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
