2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of III-V quantum dot / silicon evenescent hybrid lasers
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26420300
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田辺 克明 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60548650)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光集積回路 / 光通信 / 半導体レーザ / シリコン / ウェハ貼り合わせ / 量子ドット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の当初の目的であった、世界初の半導体量子ドットを光源とする導波路エバネッセント結合型ハイブリッドシリコンレーザの実現に成功した。本デバイスは、InAs半導体量子ドットを光ゲイン媒体とし、シリコン光導波路にレーザ光が直接的に入射されているものである。InAs量子ドットを含むIII-V化合物半導体ダブルへテロ構造の成長されたウェハと、シリコン光導波路アレイを作り込んだsilicon-on-insulator（SOI）ウェハとをウェハ接合法により組み合わせることで作製した。既存のハイブリッドシリコンレーザはいずれも量子井戸をゲイン媒体としており、今回初めて高性能な量子ドットを採用することによって、世界最高温度動作を達成した。量子井戸と比較して低い体積ゲイン密度を補いつつ高い光結合効率を得るためのIII-V薄膜-シリコン導波路系の三次元的構造設計を行った。この成果は、特に高い温度特性が要求される高密度光集積回路の開発における重要な布石であると言える。また、並行してレーザ素子の高速変調にも取り組み、シリコンウェハに接合したInAs量子ドットレーザにおいて、シリコン上量子ドットレーザとして世界最速となる10GHz変調動作にも成功した。同時に、60℃条件下においても6GHzという高い変調速度を確認している。これら一連の成果は、光・電子融合集積回路における高性能な光源をもたらすものであり、次世代の高速・大容量・低消費電力演算・通信の実現に繋がるものである。
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[Journal Article] A hybrid silicon evanescent quantum dot laser2016
Author(s)
B. Jang, K. Tanabe, S. Kako, S. Iwamoto, T. Tsuchizawa, H. Nishi, N. Hatori, M. Noguchi, T. Nakamura, K. Takemasa, M. Sugawara, and Y. Arakawa
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Journal Title
Applied Physics Express
Volume: 9
Pages: 092102
DOI
Peer Reviewed
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