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全光信号処理のための超小型全光ダイオードの実現に向けた研究

Research Project

Project/Area Number 17J00378
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

佐藤 孝憲  北海道大学, 大学院情報科学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords全光ダイオード / フォトニック結晶 / 光集積回路 / シリコンフォトニクス / 光導波路解析 / 有限要素法
Outline of Annual Research Achievements

光通信機器における信号処理を全て光信号で行う「全光信号処理」を実現する全光デバイスは、デバイスの消費電力を3桁程度削減可能であるものとして期待されている。これまで、2010年には全光スイッチ、2012年には全光メモリが実験的に確認されたことで,世界的な注目を集めてきたが、光整流ダイオード(全光ダイオード)については、順方向透過率や整流特性、波長特性が乏しく、未だ実現が困難な状況である。そこで本研究では、優れた整流特性および高い実現可能性を有する全光ダイオードを設計開発することを目的として、フォトニック結晶共振器を用いたシリコン全光ダイオードの研究を進めてきた。
前年度までに、従来報告されてきた全光ダイオードと比較して、より実現性の高く、高い透過特性および整流特性を有するダイオードが実現可能であることを理論的に確認した。
2年目となる本年度は、前年度設計した全光ダイオードを作製し、測定実験を行う予定であったが、フォトニック結晶デバイスを設計通りに作製することができず、ダイオード動作の実験実証までには至らなかった。具体的には、フォトニック結晶光共振器の入出力導波路部分に問題があり、空孔間隔や、曲げ導波路の配置を工夫して、シミュレーション通りの実験測定結果が得られない問題を回避した。現在、改めて設計デバイスのチップ作製を行っている最中であり、実際に実験測定のフェーズに入るのは次年度以降となる。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] All-optical diode suppressing broadband backward transmission using single- and four-port photonic crystal cavities2019

    • Author(s)
      Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, and Kunimasa Saitoh
    • Journal Title

      IEEE Photonics Journal

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1109/jphot.2018.2888632

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Design of a high-forward-transmission all-optical diode based on cascaded side-coupled photonic crystal cavities2017

    • Author(s)
      Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, and Kunimasa Saitoh
    • Journal Title

      Journal of the Optical Society of America B

      Volume: 34 Issue: 12 Pages: 2493-2500

    • DOI

      10.1364/josab.34.002493

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 空間モード制御光デバイスにおける分散特性評価に関する検討2018

    • Author(s)
      佐藤 孝憲, 澤田 祐甫, 藤澤 剛, 齊藤 晋聖
    • Organizer
      2018年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Novel all-optical diode based on single-port and four-port photonic crystal cavities2018

    • Author(s)
      Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, and Kunimasa Saitoh
    • Organizer
      OptoElectronics and Communications Conference (OECC 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High-forward-transmission all-optical diode based on cascaded L3 photonic crystal cavities2017

    • Author(s)
      Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, and Kunimasa Saitoh
    • Organizer
      The 24th Congress of International Commission for Optics (ICO-24)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] カスケード接続したサイドカップル型Siフォトニック結晶共振器の応用―アドドロップフィルタと全光ダイオード―2017

    • Author(s)
      佐藤 孝憲, 藤澤 剛, 齊藤 晋聖
    • Organizer
      電子情報通信学会第2回集積光デバイスと応用技術研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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