2020 Fiscal Year Annual Research Report
Archtecture of plasmonic logic circuit
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18K04282
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
福田 光男 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), シニア研究員 (50378262)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 靖彦 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60303541)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン / 論理演算回路 / 光集積回路 / プラズモニック導波路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は表面プラズモン（金属表面で光の電界と結合した電子の疎密波で金属導波路上を光速で伝播）を信号キャリアとする光速（分散で律速される）で 動作する新規な全加算器を開発することである。 本目的の実現に向けて2020年度は、2018および2019年度で開発したカスケード接続が可能となる全加算器の設計及び作製技術を基に、全加算器の一層の高性能化を実現する技術開発を行なった。これらの研究過程で得られた成果は随時、論文および 国際会議発表等により公開した。
具体的には、2019年度に開発した光速で動作するカスケード接続が可能なプラズモニック全加算器を基に以下を実施した。①本プラズモニック全加算器回路の更なる高性能化を目指し、加算器回路に要素部品として用いられている単一および多モード導波路中のプラズモン信号の導波状態を明らかにし、導波路形状と長さ等の構成技術を確立した。本検討には電磁界解析（時間領域差分法）を用い、プラズモン導波路の形状と光電界分布の違い、光電界の導波路外部への浸みだし長などの関係を求めた。これにより、プラズモン集積回路の微細化の極限（導波路の微細化と浸みだし長の相関）を明確にすることができた。さらに、②本回路におけるプラズモン信号の伝播状況（損失や導波中のエネルギ分布など）を確認し、プラズモン回路では伝播光を用いる一般的な光導波路と同様な分散の他に、プラズモンの周波数が高いことに起因する波長スペクトルの変化による損失（金属内の自由電子振動による損失）が影響することを明確にした。本損失の低減対策として、プラズモン信号の発生光源として、単一波長スペクトルを有する分布帰還型（DFB）レーザ等を使用すればその損失が抑えられることを明らかにした。
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| Remarks |
http://www.photon.ee.tut.ac.jp/
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