2016 Fiscal Year Annual Research Report
Low loss coupling and compensation technology of a nano-size optical waveguide with quantum dot optical gain device
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26390043
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
山本 直克 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワークシステム研究所ネットワーク基盤研究室, 研究マネージャー (60328523)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子ドット / プラズモニクス / ヘテロジニアス / シリコンフォトニクス / 光増幅器 / 半導体レーザ / ホーリーファイバ / フォトニックナノチューブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
結晶成長技術：サンドイッチサブナノ構造を新たに開発し、それを用いて高品質量子ドットによる半導体光増幅デバイスの作製に成功した。波長1250～1310nm及び波長1000～1100nmと、量子ドットの広帯域性を活かした広い帯域での光増幅動作を達成し、量子ドット広帯域光増幅デバイスの開発に成功した。量子ドット光増幅デバイスでは10dB以上の光増幅として、光ファイバ結合による挿入ロスを補償する高いゲインを有することが確認された。このデバイス構造は通常の半導体光導波路構造であるため、導波路幅は約3 - 4ミクロン程度である。そのためプラズモン導波路等との効率的な結合を達成するためには、特にデバイス入出力の光モードを数100nm以下とする必要がある。本研究では、量子ドット光増幅デバイスとプラズモニックデバイスとの効率的結合を目指したシリコンフォトニクス・ヘテロジニアス技術とフォトニックナノチューブ技術の研究を実施した。フォトニックナノチューブでは中空光ファイバ構造を新たに提案し、それを用いることで200 nm以下の非常に小さな領域に光波を収束できることを発見した。さらにヘテロジニアス技術では、量子ドット光増幅デバイスを数100nmのシリコン光導波路とバットジョイント結合することに成功した。これにより量子ドットの光ゲインとシリコン光リング導波路による波長選択機構を用いたTバンド（Thousand band: 波長1000～1260nm）広帯域波長可変レーザの開発に世界に先駆け成功した。この研究成果は、プラズモニック導波路によるロスを量子ドット光増幅デバイスで増幅・補償するために重要な技術である。また、本研究により得られた量子ドット光増幅デバイスやヘテロジニアス量子ドットデバイス技術、フォトニックナノチューブ等の研究では国際会議等の招待論文に採択されるなどの顕著な研究成果が創出された。
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