2008 Fiscal Year Annual Research Report
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18360033
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
水本 哲弥 Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 教授 (00174045)
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| Keywords | シリコンフォトニクス / 光集積回路 / シリコン細線導波路 / シリコン集積回路 / 導波路型光アイソレータ / 磁気光学ガーネット / ダイレクトボンディング / 導波路型光サーキュレータ |
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| Research Abstract |
本研究課題の目的は、シリコン細線導波路をベースとした光機能回路の開拓を行い、高密度に光機能素子を集積したシリコンフォトニクス集積回路の実現に資することである。具体的な研究目標は、光機能回路には必須の発光素子と反射戻り光の伝搬を防ぎ半導体能動素子の動作安定化に欠くことのできない素子である光アイソレータを、シリコンフォトニクス集積回路内で一体集積化する方法を開拓することである。
シリコン光回路の低損失化、小型化を図るために、小さな曲率半径で曲げ導波路を形成することのできるシリコン細線導波路の伝搬損失低減を検討した。電子線レジストをそのままRIEエッチングマスクとして用いることで導波路パターン端部の凹凸発生の低減を図った。結果として、導波層厚220nmと300nm、幅600nmのシリコン細線導波路で伝搬損失2dB/mm以下(波長1550nm)の導波路を形成することができた。デバイス長500μm以下の光アイソレータを形成する目的には、十分に損失の低い導波路である。さらに、干渉導波路を形成する多モード干渉型カプラの設計を見直し、分岐特性を改善するとともに、干渉アームの損失低減と均一化を図った。
光アイソレータに必要不可欠な磁気光学ガーネットと発光素子に必要な活性媒質GaInAsPを、導波路加工したシリコンウエーハ上に表面活性化ダイレクトボンディングによって接合する方法について、前年度に引き続いて検討を行った。ボンディング前処理に用いる処理剤と処理時間の最適化、ボンディング時の活性化処理における活性化プラズマ条件の最適化を行った。
さらに、高機能な光回路形成のために必要な光サーキュレータをシリコン光回路で実現するために、干渉型光サーキュレータの設計を行い、波長1525nm〜1562nmにおいて30dB以上のアイソレーションを有する4端子完全循環型光サーキュレータの設計を明らかにした。
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