2次元磁性フォトニック結晶を用いた平面型光サーキュレータの形成とその特性

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K06003
• Research Institution: Ibaraki National College of Technology
• Principal Investigator: 弥生 宗男 茨城工業高等専門学校, 電子情報工学科, 准教授 (90331983)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 磁性フォトニック結晶 / 光サーキュレータ / シリコンフォトニクス

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，2次元磁性フォトニック結晶を用いた平面導波路型光サーキュレータの実験実証を行うことを目的として，有限要素法による計算機シミュレーションを用いた構造設計と，シリコンフォトニクス技術を用いたプロトタイプ作製とポーラスアルミナを用いた低コストなデバイス形成および微小光デバイスの偏光分光測定によるデバイス特性評価を目指している．
計算機シミュレーションによる構造設計においては，昨年度見出した低損失サーキュレータ構造をベースに2次元モデル計算でさらに低損失・高アイソレーションの構造を設計することと，計算機資源を大量に必要とする3次元モデル計算を進めるための手法について検討してきた．2次元モデル計算においては，シリコンによるフォトニック結晶領域を増やすことで，漏れが低減すること，光局在が強くなることから，特性改善できることが分かった．3次元モデル計算においては，サーキュレータの構造は対称性があるが，サーキュレーション動作は非対称であるため，対称性を利用した一般的な手法が適用できず，シミュレーションが難航している．
微小光デバイス偏光分光測定システムについては，光源や光スペクトラムアナライザ等それぞれの装置を接続し，分光測定ができていることを確認した．導波路デバイスで必要となる入射光の偏光の制御および出射光の偏光測定を組み込み，既存試料の磁気光学ファラデー効果を測定することで測定精度などを確認する．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

3次元モデル計算が遅れていることで光サーキュレータプロトタイプの作製に至っていないこと，またポーラスアルミナを用いたデバイス形成に着手できていないことから，このような進捗評価とした．

Strategy for Future Research Activity

3次元モデル計算については，サーキュレータ構造においては計算資源の低減化が困難であると考えられるため，外部の計算資源などを活用し，最適化された2次元モデルの3次元計算を行うことで，必要なデバイス厚を早急に確定させる．またアルミナベースのデバイスについても作製に着手し，通信波長域でバンドギャップをもつ構造を形成し，作製した微小光デバイス測定系を用いてポーラスアルミナの光学特性が光サーキュレータに適用可能であるかを見出す．微小光デバイス測定系については偏光制御および測定システムを加え，導波路デバイスを測定できるようにする．

Causes of Carryover

シリコンフォトニクスプロセスの加工外注のため確保していた額および学会発表のための旅費を使用しなかったために次年度使用額が生じている．

Expenditure Plan for Carryover Budget

デバイスの3次元モデル計算を進め，シリコンベースの構造について確定させ，加工外注を行う．前年度はタイミングが合わず学会発表に至らなかったが，今年度は最終年度でもあるため，計画的に発表および論文かを行う．