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2011 Fiscal Year Annual Research Report

ディジタルフォトニクス-光エレクトロニクスのパラダイムシフト

Research Project

Project/Area Number 20226008
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

中野 義昭  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (50183885)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 杉山 正和  東京大学, 工学系研究科, 准教授 (90323534)
種村 拓夫  東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (90447425)
肥後 昭男  東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (60451895)
久保田 雅則  東京大学, 工学系研究科, 助教 (80447424)
Keywords半導体デバイス / 半導体光集積回路 / 全光論理ゲート / 全光フリップフロップ / 非相反光デバイス
Research Abstract

(1)G2光スイッチングデバイス:昨年度までに開発したInPフェーズドアレイ型1xNマトリックス光スイッチのNxN化に向けた基礎設計とフォトマスク作製を行うとともに,新たなタイプの光スイッチの研究を行った.特に,ビーム偏向型1xN光スイッチの提案と,性能シミュレーションを行い,クロストークを低減する素子構造を見出した.さらに,フェーズドアレイ型光スイッチの出力側を,45度ミラーで空間中に折り返し,3次元で光偏向を行う新たな光スイッチに関しても研究に着手し,InP導波路の45度立体ミラー形成用エッチング技術を開発した,
(2)G2全光フリップフロップデバイス:素子の光クロック動作を可能にするため,結合モード分布ブラッグ反射鏡(DBR)レーザ構造を有する素子を提案し,動作特性シミュレーションを行った.その結果,所望の全光クロック動作が可能であること,出力光の緩和振動を低減できること,等が明らかになった.解析結果に基づいて,実素子の設計を完了し,試作を行っている.(3)G2非相反光デバイス:電力消費を伴わない非相反光デバイスを実現するため,導波路型の光偏波コンバータの開発を行っている.特に,構造の簡単な非対称光導波路で偏波変換を行うことに取り組み(特許出願済み),各種のエッチング技術を駆使してInP非対称光導波路を実際に作製し,所望の偏波変換特性の得られていることを確認した.
(4)デジタル光集積回路の開発:昨年度に引き続き,InP光スイッチと石英系光回路をハイブリッド実装したコンパクトな光バッファ集積回路を開発した.これにより,可変遅延時間幅が格段に広がった.
(5)シリコン基板上集積技術の開発;低損失の3次元スポットサイズコンバータをシリコン光導波路で実現するとともに,InP系活性層をシリコンリブ導波路にプラズマ援用ウェーハ接合で集積し,電流注入ファブリーベロー発振に成功した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初は計画していなかった大規模な集積光バッファメモリの試作開発にも成功したため,当初計画以上に進展したと言える.

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究で,全光順序論理演算用メモリには全光フリップフロップを,大きな容量のバッファメモリには,集積遅延線を用いるのが現実的であることが明らかになってきたので,今後はこの方針に従って回路設計を行ってゆく方針である.

  • Research Products

    (24 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (16 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Design and simulation of InP 1xN planar optical switch based on beam deflection2012

    • Author(s)
      Sooheuk Che, Yoshiaki Nakano
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Electronics

      Volume: E95-C Pages: 213-217

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] All-optical flip-flop based on coupled-mode DBR laser diode for optically clocked operation2012

    • Author(s)
      Masaru Zaitsu, Yoshiaki Nakano
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Electronics

      Volume: E95-C Pages: 218-223

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Monolithically integrated low-loss three-dimensional spot-size converter and silicon photonic waveguides constructed by nanotuned Bosch process and oxidation2011

    • Author(s)
      Ling-Han Li, Yoshiaki Nakano
    • Journal Title

      Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS

      Volume: vol.10 Pages: 023002-1-7

    • DOI

      10.1117/1.3574143

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Integrated phased-array switches for large-scale photonic routing on chip2011

    • Author(s)
      Ibrahim Murat Soganci, Yoshiaki Nakano
    • Journal Title

      Laser & Photonics Reviews, Wiley-VCH

      Volume: vol.5(Review Paper)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Intersubband absorption saturation in AlN-based waveguide with GaN/AlN multiple quantum wells grown by metalorganic vapor phase epitaxy2011

    • Author(s)
      Hassanet Sodabanlu, Yoshiaki Nakano
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: vol.99 Pages: 151102-1-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiple-wavelength focusing of surface plasmons with a nonperiodic nanoslit coupler2011

    • Author(s)
      Takuo Tanemura, Yoshiaki Nakano
    • Journal Title

      Nano Letters

      Volume: vol.11 Pages: 2693-2698

    • DOI

      10.1021/n1200938h

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] フェーズドアレイを用いた半導体光偏向素子の設計2012

    • Author(s)
      崔成漢, 中野義昭
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山)
    • Year and Date
      2012-03-23
  • [Presentation] 垂直出射型光導波路素子のためのInP斜めドライエッチングの開発2012

    • Author(s)
      菊田和孝, 中野義昭
    • Organizer
      平成24年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      広島工業大学(広島)
    • Year and Date
      2012-03-21
  • [Presentation] Integrated optical buffer using InP 1×8 switch and silica-based delay line circuit2012

    • Author(s)
      Myung-Joon Kwack, Yoshiaki Nakano
    • Organizer
      Conference on Optical Fiber Communication (OFC/NFOEC2011)
    • Place of Presentation
      Los Angeles, CA, U.S.A.
    • Year and Date
      2012-03-08
  • [Presentation] 結合モードDBRレーザを用いた光クロック同期全光フリップ・フロップの数値解析(Numerical analyses of optically-clocked all-optical flip-flop using a coupled-mode DBR laser diode)2011

    • Author(s)
      財津優, 中野義昭
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(レーザ・量子エレクトロニクス研究会)
    • Place of Presentation
      高知工科大学(高知)
    • Year and Date
      2011-10-27
  • [Presentation] Numerical demonstration of InP 1xN planar optical switch based on beam deflection2011

    • Author(s)
      Soohyeck Choi, Yoshiaki Nakano
    • Organizer
      International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2011)
    • Place of Presentation
      名古屋(愛知)
    • Year and Date
      2011-09-29
  • [Presentation] Monolithically integrated phased-array switch2011

    • Author(s)
      Yoshiaki Nakano
    • Organizer
      Asia Communications and Photonics Conference and Exhibition (ACP 2011)
    • Place of Presentation
      Shanghai, China(Invited Paper)
    • Year and Date
      2011-09-29
  • [Presentation] 光集積回路におけるInGaAsP/InP偏波コンバータの作製(Fablication of InGaAsP/InP polarization converter for photonic integrated circuits)2011

    • Author(s)
      大和文彦, 中野義昭
    • Organizer
      電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2011-09-13
  • [Presentation] ビーム曲折型1xN光スイッチの部分エッチングによるクロストーク低減(Reducing crosstalk by partially etched InP 1xN planar optical switch based on beam deflection)2011

    • Author(s)
      崔洙赫, 中野義昭
    • Organizer
      電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2011-09-13
  • [Presentation] フェーズアレイ1×8集積光スイッチと石英系PLC遅延回路を用いた小型光バッファ(Compact optical buffer using integrated phased-array 1×8 switch and silica-based PLC delay line)2011

    • Author(s)
      郭命俊, 中野義昭
    • Organizer
      電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2011-09-13
  • [Presentation] 結合モードDBRレーザを用いた緩和振動低減全光フリップ・プロップ動作2011

    • Author(s)
      財津優, 中野義昭
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形)
    • Year and Date
      2011-08-31
  • [Presentation] Optical in situ monitoring of strain evolution and relaxat ion in lattice-mismatched InGaAs/GaAsP multiple quantum wells by MOVPE2011

    • Author(s)
      Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano
    • Organizer
      15th U.S. Biennal Workshop on Organometallic Vapor Phase Epitaxy
    • Place of Presentation
      California, U.S.A.
    • Year and Date
      2011-07-31
  • [Presentation] Effect of hetero-interfaces on in situ wafer curvature behavior in InGaAs/GaAsP strain-balanced MQWs2011

    • Author(s)
      Shaojun Ma, Yoshiaki Nakano
    • Organizer
      15th U.S. Biennal Workshop on Organometallic Vapor Phase Epitaxy
    • Place of Presentation
      California, U.S.A.
    • Year and Date
      2011-07-31
  • [Presentation] 直接接合法による光発振と光子センシングためのSilicon/InGaAsPヘテロ構造(Silicon/InGaAsP heterostructure for Fabry-Perot lasing and photon sensing by plasma assisted direct bonding)2011

    • Author(s)
      李凌瀚, 中野義昭
    • Organizer
      第36回日本光学会光学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学(東京)
    • Year and Date
      2011-07-07
  • [Presentation] Optically clocked flip-flop operation based on coupled DBR laser diode2011

    • Author(s)
      Masaru Zaitsu, Yoshiaki Nakano
    • Organizer
      16th Opto-Electronics and Communications Conference (OECC 2011)
    • Place of Presentation
      Kaohsiung, Taiwan
    • Year and Date
      2011-07-06
  • [Presentation] Silicon/III-V material active layer heterointegrated vertical PIN waveguide photodiode by direct bonding2011

    • Author(s)
      Linghan Li, Yoshiaki Nakano
    • Organizer
      16th International Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference (Transducers)
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      2011-06-05
  • [Presentation] Electrical pumping Febry-Perot lasing of III-V layers on highly doped silicon micro rib by plasma assisted direct bonding2011

    • Author(s)
      Ling-Han LI, Yoshiaki Nakano
    • Organizer
      23rd International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM 2011)
    • Place of Presentation
      Berlin, Germany
    • Year and Date
      2011-05-23
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ee.t.u-tokyo.ac.jp/~nakano/lab/publications/index.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 可変光バッファ回路および回路装置2011

    • Inventor(s)
      橋詰泰彰, 美野真司, 中野義昭, 種村拓夫
    • Industrial Property Rights Holder
      橋詰泰彰, 美野真司, 中野義昭, 種村拓夫
    • Industrial Property Number
      特願2011-130035号
    • Filing Date
      2011-06-10

URL: 

Published: 2013-06-26  

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