2016 Fiscal Year Research-status Report
微小カプセル型金属キャビティを用いたプラズモニック光集積回路
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16K13695
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
種村 拓夫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90447425)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 半導体レーザ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，半導体レーザーを高密度に集積した光回路の実現に向けて，サブミクロンサイズの小さな半導体レーザを開発することを目的とした．まず，カプセル型微小金属キャビティ構造の作製に向けて，基盤プロセス技術の最適化を進めた．具体的には，素子形状の解像度をさらに向上させるため，新たにHSQをレジストに用いた電子線描画リソグラフィープロセスを導入した．また，反応性イオンエッチングプロセスの条件出しを行い，エッチング後に表面処理プロセスを導入することで，側壁の粗さを軽減することを見出した．以上の結果，各種大きさの異なるカプセル型微小金属キャビティ構造を作製することに成功した．パルス光励起下で，初めて室温レーザ発振動作を観測した．さらに，カプセル形状を導入することで，設計通り共振器内の光損失を抑え，モード抑圧比を大幅に改善できることを実証した．並行して，電流励起レーザの実現を目指し，電気抵抗による発熱を考慮した詳細な数値解析を行うことで，電流ブロッキング層を導入した電流注入型素子を新たに設計した．設計した素子を試作し，78Kにおいて電流注入下におけるレーザ発振に初めて成功した．
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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
当初計画通り，初年度に基盤デバイスプロセスの最適化を完了し，その上で，光パルス励起下での室温レーザ発振，および，電流注入下での低温レーザ発振に成功した．一方，最終目標である電流注入による室温連続発振に向けては，素子の内部抵抗による発熱など，当初想定していなかった問題が明らかになり，今後解決する課題が生じた．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の成果をもとに，光導波路と微小金属レーザを集積することで，微小レーザからの光を単一の導波路モードに結合して取り出すことを目指す．さらに，光導波路上に電流注入型共振器構造を集積した微小な光変調器／受光器の試作実証を試みる．
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