2014 Fiscal Year Annual Research Report
一方向発振リングレーザを用いた大規模スピン光メモリ
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24686045
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
清水 大雅 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50345170)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 光メモリ / 光導波路 / 光アイソレータ / 方向性結合器 / 曲げ導波路 / 電子線描画 / リング共振器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究課題・目標であるリングレーザを用いた大規模光メモリを実現するには、小型のリング共振器が必要である。光導波路の伝搬損失を低く抑え、リング共振器の小型化に伴う曲げ損失を把握し、これを低減する必要がある。今年度は電子線描画と反応性イオンエッチングによる導波路損失の低減に取り組んだ。エッチング時の投入電力の最適化によって平成25年度では4.9 dB/mmであった直線状光導波路の伝搬損失を3.7 dB/mmまで低減することができた。また、曲げ半径が10, 30, 50 umの曲げ導波路を作製し、360°の曲げに伴う放射損失(TEモード)を測定・評価したところ、曲げ半径50 umでは5.86 dB, 30umでは6.29 dB, 10umでは26.21 dBであった。一方、有限差分時間領域法によって見積もった上記曲げ導波路の放射損失は曲げ半径それぞれに対して、1.56 dB, 2.20 dB, 5.47 dBであった。エッチング時に生じる導波路側壁の荒れによる散乱損失を低減することができれば、さらに放射損失を低減できると考えられる。
また、リングレーザを集積するために、すべての作製工程を電子線描画により完遂するための作製プロセスを考え、条件出しを行った。リッジ型リング共振器導波路を作製し、曲げ半径が300umで、方向性結合器の導波路間隔が1umの時、方向性結合器長が100umの時に、リング共振器における共振が最大となることが、透過スペクトルの測定結果より明らかになった。電子線描画におけるポジ型、ネガ型レジストの描画条件を明らかにし、電極を作製するための条件を明らかにした。
これらの実験により大規模光メモリの実現に大きく前進した。
以上の研究成果は論文4報、国際会議1件、国内会議9件にて発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
一方向発振リングレーザを用いた大規模スピン光メモリの実現に必要な半導体エピタキシャルウエハを平成２５年度に発注した。しかしながら発注先の都合により納期が当初の予定より２か月遅れた。
また、同デバイスを作製するのに必要な電子線描画装置（学内の共同利用装置）が更新された関係上、描画条件の最適化に時間を要した。
以上の理由により大規模スピン光メモリの実現が遅れた。一方で、一方向発振リングレーザの実現に必要な条件（利得、方向性結合器の分岐比とその実現方法、半導体光アイソレータの長さや構造）が明らかになり、年度後半では一方向発振リングレーザの作製に必要なプロセスを最適化できた。
以上の理由により、現在までの達成度を「（３）やや遅れている。」と自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
【現在までの達成度】に記載したように研究が遅れたため、研究期間を１年間延長し、平成２７年度までとした。
平成２７年度は【現在までの達成度】の項に記載した課題を解決して研究計画を遂行し、一方向発振リングレーザを用いた大規模スピン光メモリを実現する予定である。
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| Causes of Carryover |
一方向発振リングレーザを用いた大規模スピン光メモリの実現に必要な半導体エピタキシャルウエハを平成２５年度に発注した。しかしながら、発注先の都合により納期が当初の予定より２か月遅れた。納期の遅れによって光メモリの研究の進捗が遅れたため、計画を変更し、平成２７年度に光メモリの実証実験を行うこととしたため、未使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
光メモリを作製するための電子線レジストなどの物品費、研究成果発表のための旅費・学会参加費に充てることとしたい。
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