2018 Fiscal Year Research-status Report
超小型・低消費電力のfin構造内蔵Si/LiNbO3超高速光変調器の研究開発
| Project/Area Number |
18K04294
|
|---|
| Research Institution | Gifu National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
富田 勲 岐阜工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40611637)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | シリコンスロット導波路 / エバネッセント光 / 光変調性能 / 高電界 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
従来の強誘電体（ニオブ酸リチウム）を利用した光変調器では、ニオブ酸リチウム光導波路の作製技術上の問題から光導波路のコア径低減が容易でなかった。これに起因して光変調用電極の極板間距離も（最小の場合でも）マイクロメーター以下は困難であり、光変調効率の高効率化の為の高電界の印加が困難であった。そのため、センチメートル・オーダーの光走行長（デバイス長）により十分な光変調性能を得ていた。原理的にこれ以下のデバイスの小型化は困難であった。そこで、ドーピングしたシリコン・スロット導波路を高電界印加用の電極として活用し、これに接合したニオブ酸リチウム基板へ高電界を印加し、スロット導波路とニオブ酸リチウム界面のエバネッセント光を変調する構造を考案した。提案構造でデバイス断面サイズを縮小する際、エバネッセント光が放射モードに転化しないスロット導波路のサイズ・パラメータを決定し、さらにこの場合のスロット導波路のギャップ・サイズから電極電界を解析し、デバイス長の短尺化可能性を定量的に検証した。解析の結果、ミリメートル以下のデバイス長が可能であり、研究成果を国際会議（Ｉ．Ｔｏｍｉｔａ ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ １５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｇｒｏｕｐ ＩＶ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ， Ｃａｎｃｕｎ， Ｍｅｘｉｃｏ， ２９－３１ Ａｕｇｕｓｔ， ２０１８， Ｐａｐｅｒ Ｎｏ．ＷＰ８）で報告した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本助成で入手した解析設計ツールを活用し、シリコン・スロット導波路とニオブ酸リチウム界面のエバネッセント光電界分布や導波光に対する実効屈折率の解析およびスロット導波路で発生する電極電界と導波光のカップリングの解析が順調に進展したため。解析データは、一部を上記の国際会議で報告したが、それ以外の部分については次年度以降に論文等で発表していく予定である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後も提案光変調器の光・電界解析を行っていき、光変調性能の評価データを蓄積し、評価結果の精度を高めていく。今後の解析で１つ問題となるのは、提案変調器の性能限界を決めている大きな要因の１つとして、スロット導波路のギャップの電界がairの絶縁破壊電界を超えられないことがある。スロット導波路のギャップを誘電体等で埋めて絶縁破壊電界を上昇させれば、光変調効率を向上できる可能性がある。今後の検討課題の１つとしたい。また、提案変調器は単体で十分な性能を発揮するが、光コヒーレント通信で利用されるようなQAM（直角位相振幅変調）を実現する集積デバイスへの展開も可能である。QAMは振幅と位相の双方に情報を乗せ高い周波数利用効率を実現できる。最近では無線通信だけでなく、光通信でもその開発が発展しつつある。そのため、提案変調器をQAM用変調器として、シリコンチップ上での集積化に向けた検討も行っていきたい。この技術開発についても今後研究を進めていく。
|
| Causes of Carryover |
解析設計ツールが予定額より若干安価であり、出張費等も予定額より少なかったため、この額が発生した。次年度の請求額（260千円、直接経費200千円、間接経費60千円）と加算し、研究成果の対外発表（次年度）の費用の一部あるいは外国出張の費用の一部として使用する予定である。
|
