2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of 1.0 micron-band monolithic semiconductor photonics integrated circuits for near-infrared sensing
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19H00757
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中野 義昭 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50183885)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
種村 拓夫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90447425)
杉山 正和 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (90323534)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光センシング / InGaAsP / GaAs / イメージング / 高速 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，LIDAR(ライダー)や医療診断デバイスの小型化と高速化に向けて，半導体チップ上にモノリシックに集積した近赤外センシング用光集積回路を創製することを目的として，その基盤技術を開拓する．代表者らがこれまでに培った光通信波長帯(1.55μm) 光集積回路技術を短波長帯に拡張し，GaAs基板上の歪み補償InGaAsP系量子井戸によって0.9~1.1μmの波長域(1.0μm帯)を広くカバーすることで，受光感度と空間分解能の向上を図る．その上で，100個以上の光位相制御器と光増幅器を高密度にモノリシック集積した半導体チップを試作・実証する．これにより，既存手法に比べて5桁以上高速で，小型かつ安価なビームスキャニング/イメージングデバイス実現への道を拓き，近赤外センシング分野に革新をもたらさんとする．2019年度はそのために，(1) 歪み補償MQW結晶成長による動作波長の制御，(2) 1.0 μm帯高効率光位相制御器の設計と試作実証，(3) 1.0 μm帯高利得光増幅器モノリシック高密度集積プロセス技術の開発，を行った．具体的には，1.0 μm帯において位相制御と光増幅を行うための歪み補償InGaAs/GaAsP MQW構造の設計と成膜を行った．この結果を基に，1.0 μm帯において効率良く位相制御を行うための最適な素子構造を設計し，試作実証を開始した．これらと並行して，1.0 μm帯において高い利得を持つ半導体光増幅器(SOA)の設計を行ない，試作のための集積プロセス技術の開発を行なった．
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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
2019年12月までに，事前準備，歪み補償MQWによる動作波長の制御，1μm帯高効率光位相制御器の設計試作を行い，2000年3月までに，1μm帯光増幅器集積プロセス技術の開発，成果の取りまとめを行う予定であったところ，2019年11月，1μm帯高効率光位相制御器の設計試作をする過程で，当初の想定に反しエキシトンピークの吸収線幅関数が測定結果を十分に再現しないことが判明した．研究遂行上，この現象の本質を見極めることが不可欠であることから，高効率光位相制御器の設計試作を延長して実施する必要が生じた．そのため，2019年度経費の半年間の繰越を行なって研究を遂行した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度の当初の計画については，幸い半年間の繰越研究を行うことで完遂することができ，かつ2020年度の研究計画について年度初めから実施することができたため，今後の研究は，当初計画の通りに順調に推移すると考えられる．
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