High-nonlinearity silicon nitride waveguide deposited by low-temperature LSCVD

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15054
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Kou Rai 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, 主任研究員 (40650429)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: SiN導波路 / 液体原料CVD / グラフェン / 非線形光学素子 / シリコンフォトニクス

Outline of Final Research Achievements

The SiN waveguide, which has a large band gap and less susceptible to multi-photon nonlinear absorption, is used to generate highly efficient and broadband coherent light. For SiN deposition, we achieved high deposition speed (>100 nm/min) and low loss (0.5 dB/cm) in a low-temperature environment of only 100°C, making the method suitable for embedded regrowth and multi-layer integration. We designed a geographer-encapsulated SiN waveguide with an inverted rib structure, and completed nonlinear pulse propagation simulations, device fabrication, and several fundamental optical evaluation during this year.

Free Research Field

光エレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光周波数コムは周波数軸上で規則正しく並んだ「光のものさし」であり，幅広い科学や産業分野に変革をもたらす重要な光技術である．長さの国家標準（特定標準器）が近年に光コム発生器をもって置き換えられたほか，光格子時計を利用した高精度な時刻標準の生成にも光周波数コム技術は欠かせず，今後身近な電子機器や通信技術へ波及する見込みである．一方で，既存の光コム装置は大型固体レーザもしくはファイバレーザが主流であり，消費電力，筐体サイズおよび作製コストなどの課題が山積している．本研究では，独創的な超高非線形導波路による高効率光コム発生源の基盤技術構築を目標とする．