2009 Fiscal Year Annual Research Report
シリコン細線導波路における2次非線形光学効果の研究
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21656016
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
近藤 高志 The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授 (60205557)
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| Keywords | シリコンフォトニクス / 非線形光学 / 波長変換 / 光集積回路 / フォトニック結晶 / 歪シリコン / 表面・界面 / 光導波路 |
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| Research Abstract |
初年度にあたる今年度は,シリコン細線導波路における2次非線形光学効果の基礎となるであろう歪シリコンの非線形性とその利用に関する下記の事項について検討を加えた。
1.歪シリコンの2次非線形光学特性に関する理論計算
(100)SOI基板上に作製したシリコン細線導波路(伝搬方向//[011])に導入されるであろう不均一歪に起因する2次非線形光学効果の大きさを分子軌道計算によって見積もった。対称性に関する考察から予想されるx^<(2)>テンソルの非零成分のうち,特定の成分が特に歪量に対して敏感に変化することが明らかとなった。また,簡単な見積もりより,その空間分布についても知見を得ることができた。
2.歪起因非線形性を利用した細線導波路の設計
上記の理論計算結果を基に,ひずみシリコンの非線形性を最も良く活かせる細線導波路の構造と位相整合達成方式について検討した。歪起因非線形性に限定すると,非線形相互作用に関与する3光波はいずれも基本横モードが利用できる。また,扁平矩形HIC導波路の複屈折性を利用したHIC-BPM方式が適用できることをあきらかにした。この知見に基づき,近赤外ポンプ・中赤外発生用の非線形光学デバイスを設計した。
3.シリコン細線導波路における非線形性に関する実験的評価
上記設計に基づくシリコン細線導波路チップを試作した。これを用いて,波長変換特性を含めた光学的評価を現在進めている。
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