2016 Fiscal Year Annual Research Report
A study of Silicon optical isolators using contact epitaxial technique
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26630166
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| Research Institution | Kanagawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中津原 克己 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (70339894)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水本 哲弥 東京工業大学, 工学院, 教授 (00174045)
野毛 悟 沼津工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10221483)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光アイソレータ / 磁気光学効果 / 異種材料 / 光導波路 / シリコンフォトニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小型で高機能な光集積回路を実現するシリコンフォトニクスの発展には、非相反な伝搬特性を有する光アイソレータによって反射戻り光や不要光の入射を防止することが必要であり、シリコン導波路デバイスと同一チップ上での集積が可能な光アイソレータの実現が強く望まれている。本研究では、シリコン上に非晶質状態のセリウム置換イットリウム鉄ガーネット(Ce:YIG)薄膜を積層後、上部から種結晶をコンタクトさせて結晶化を図るコンタクトエピタキシャル法の条件探索を行い、光アイソレータに必要な磁気光学ガーネット結晶をシリコン導波路上に形成する技術の確立と光アイソレータの集積化技術の検討を行った。
第1段階として非対称マッハツェンダー干渉計シリコン導波路の片側のアーム導波路にCe:YIG薄膜を形成し、コンタクトエピタキシャル法の前後の波長特性を解析することでシリコン導波路上のCe:YIG薄膜の特性を評価する方法を開発した。これにより、コンタクトエピタキシャル法を施したCe:YIG装荷シリコン導波路は非処理のCe:YIG装荷シリコン導波路に対して伝搬損失が低減されることを明らかにした。
次にコンタクトエピタキシャル法の熱処理温度およびコンタクト圧力等の条件探索を行い、シリコン上のCe:YIG薄膜の特性評価を行った。X回折を利用した結晶性の評価では、コンタクトエピタキシャル法を施したシリコン上のCe:YIG膜から強いX回折のピークが得られ、結晶性の向上が示された。また、磁気光学特性の指標となるファラデー回転の測定を行い、コンタクトエピタキシャル法を施すことでファラデー回転係数の増大が得られることも明らかにした。これらのシリコンフォトニクスへの適用に向けたコンタクトエピタキシャル法の開発過程において得られた成果をもとに、導波路型光アイソレータを集積化した高機能な光集積回路の実現に繋がる知見が得られた。
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