2020 Fiscal Year Annual Research Report
大規模光ネットワーク構成に向けた相変化型省電力光スイッチの研究
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18H01501
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
津田 裕之 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (90327677)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神成 文彦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40204804)
桑原 正史 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, 上級主任研究員 (60356954)
斎木 敏治 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70261196)
河島 整 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, 総括研究主幹 (90356840)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光スイッチ / 光導波路 / 相変化材料 / マッハツェンダー干渉計 / 方向性結合器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ge2Sb2Te5とGe2Sb2Se4Te1を用いたマッハツェンダー型および方向性結合型の光三端子スイッチの最適化設計を行い、Ge2Sb2Se4Te1薄膜を用いた光スイッチがGe2Sb2Te5を用いた光スイッチに比較して良好な特性を示すことを明らかにした。
マッハツェンダー干渉計型光スイッチの設計）
プッシュプル動作のため、導波路長を２本のアームで僅かに変えて、波長/2の位相差が設けられている。信号光は波長1550 nm、制御光は波長1300 nmであり、制御光の入力ポートを有する３端子型の構成である。シリコン光導波路によって構成され、光導波路高さは210 nm、導波路幅は450 nmであり、SiO2に埋め込まれている。Ge2Sb2Te5は吸収が大きくて適さず、Ge2Sb2Se4Te1を用いる必要があることが分かった。この構成のスイッチでは、光スイッチの透過損失は2.55 dB、消光比は12.46 dBであった。
方向性結合型光スイッチの設計）
中央の導波路上に厚さ30 nmの相変化材料薄膜が装荷され、両側から制御光が入力される。相変化材料が結晶状態のとき、BAR接続、アモルファス状態のとき、CROSS接続となる。相変化材料薄膜の両端は急激な等価屈折率変化を避けるために鋭角の鏃形状となっている。また、相変化材料との相互作用を増やすために、制御光はTMモードとしている。シリコン導波路の高さは210 nmである。Ge2Sb2Se4Te1を用いる場合、CROSS接続状態の透過損失は1.4 dB、消光比は14.1 dB、BAR接続状態の透過損失は1.5 dB、消光比は10.4 dBが得られることが分かった。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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