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LSI上の集積に向けたアモルファスシリコン3次元光回路の実現

研究課題

研究課題/領域番号 13J08096
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関東京工業大学

研究代表者

カン ジュンヒョン  東京工業大学, 大学院理工学研究科(工学系), 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013 – 2014
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードgrating coupler / amorphous silicon / metal mirror / single mode fiber / 多層光配線 / 層間垂直信号伝送 / グレーティングカプラ / アモルファスシリコン / 金属ミラー
研究実績の概要

本研究では多層構造の光回路を実現するためにa-Si:Hを用いた多層導波路間の信号伝送用層間グレーティングカプラの研究進めてきた。これまで設計及び作製を行ってきた層間グレーティングカプラはUniformな回折格子を有しており、層間の距離に依存して結合効率が変化していた。そこで、回折格子から出てくる光の放射光分布を進行方向に対して左右対象となるようにするアポダイゼーションを導入することで受光側のグレーティングカプラでの反射や透過を無くす構造検討を行った。その結果、放射光波形は進行方向に対して対象性を持つようになり、1μm~4μmの層間距離における層間グレーティングカプラの結合効率が90%以上を維持できるよう設計した。さらには回折格子の中心周期を620nmから665nmまで長くすることによって結合効率の3dB帯域が従来の60nmから200nm以上にまで改善した。
また、上記の層間グレーティングカプラに加え、本博士論文のテーマである3次元光回路に用いられる外部への信号取り出し用ファイバグレーティングカプラの設計も行った。ここではグレーティングカプラからの放射光分布をファイバのモード分布に近づける必要がある。設計としては回折格子の溝幅を50nmから230nmまで徐々に増やすアポダイゼーションをすることで90%以上の結合効率が数値計算で得られた。次に、作製誤差などを考慮して最初の短い溝幅を周期的に並べた穴に置き換えた構造を提案し、設計した。最も小さい線幅を100nm以上に制限しており、直線のみのグレーティングに比べてもほぼ同等の特性である87%の結合効率を数値計算により得た。実際に作製した素子では露光条件の関係上、設計した回折格子の溝幅より大きい溝幅になった。その結果、グレーティングカプラとファイバとの結合効率は70%になっている。

現在までの達成度 (段落)

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

今後の研究の推進方策

本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Arnorphous-Silicon Inter-Layer Grating Couplers with Metal Mirrors toward 3D Interconnection2014

    • 著者名/発表者名
      J. Kang, Y. Atsumi, Y. Hayashi, J. Suzuki, Y. Kuno, T. Amemiya, N. Nishiyama, S. Arai
    • 雑誌名

      Journal of Selected Topics in Quantum Electronics

      巻: 20(印刷中) 号: 4 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/jstqe.2014.2300058

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 50 Gbps data transmission through amorphous silicon interlayer grating couplers2014

    • 著者名/発表者名
      J. Kang, Y. Atsumi, YHayashi, J. Suzuki, Y. Kuno, T. Amemiya, N. Nishiyama, S. Arai
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 7 号: 3 ページ: 032202-032202

    • DOI

      10.7567/apex.7.032202

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 金属装荷アポダイズドグレーティングカプラの理論検討2014

    • 著者名/発表者名
      姜晙炫, 久能雄輝, 林侑介, 鈴木純一, 雨宮智宏, 西山伸彦, 荒井滋久
    • 学会等名
      電気情報通信学会 2014年ソサイエティ大会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高効率多層アモルファスシリコン導波路間グレーティングカプラ2013

    • 著者名/発表者名
      J. Kang
    • 学会等名
      電気情報通信学会2013年ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福岡工業大学
    • 年月日
      2013-09-17
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Inter-Layer Grating Coupler with Metal Mirrors for 3D Optical Interconnects2013

    • 著者名/発表者名
      J. Kang
    • 学会等名
      The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR 2013)
    • 発表場所
      Kyoto (Japan)
    • 年月日
      2013-07-01
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.titech.ac.jp/news/2013/022149.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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