2018 Fiscal Year Annual Research Report
Innovative Optical Isolators based on Surface Plasmon Polariton using Ferromagnetic Metals
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16H04346
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
清水 大雅 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50345170)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Zayets Vadym 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, 主任研究員 (10357080)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電子デバイス・機器 / 電子・電気材料 / スピンエレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者の清水は、前年度に設計し発表した強磁性金属/貴金属積層プラズモン導波路とシリコン導波路間の非相反結合を実現すべく、シリコン光導波路の片側側壁に強磁性金属を製膜する手法を確立した。同時に、プラズモン光導波路における光閉じ込めを周波数領域有限差分法にて解析し、解析精度を向上させた。電子線描画とフォトリソグラフィ、斜め電子線ビーム蒸着の組合せにより、シリコン光導波路の長さ5 umの領域の片側側壁に金属薄膜を部分的に製膜することに成功した。
また、InP基板上の光増幅器導波路上に強磁性金属の横磁気カー効果によるTEモード一方向発振リングレーザを実現すべく、小型化と結合効率の向上を両立する構造を設計・作製・実現することに成功した。リング共振器の半径50 um、方向性結合器の長さ45 um以上でレーザ発振が見込まれる。強磁性金属の鉄と金を組み合わせることで、光閉じ込め効果を向上させ、半導体光アイソレータの消光比を従来の3 dB/mmから21 dB/mmと大きくできることを明らかにした。
研究分担者のZayetsはシリコン光導波路とプラズモン導波路の結合損失低減を目的にリフトオフを用いない集積化プロセスを開発した。伝搬損失・結合損失の原因となる金属側壁の凹凸を小さくすることが主眼である。幅220 nmのシリコン光導波路と幅50 nmのブリッジ型Co/TiO2/Siプラズモン導波路の結合を実現した。幅600 nmのギャップを隔てて結合したときの伝搬損失は0.9 dB、幅250 nmのギャップを隔てて導波路を結合したときの伝搬損失は2.5 dBとなった。今後もリフトオフを用いずに金属を製膜する際の側壁を平滑化することでプラズモン導波路の伝搬損失・結合損失を改善していく。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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