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デジタルフォトニクスの実現を目指す超低閾値光信号2値論理プロセッサの研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H03578
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

國分 泰雄  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60134839)

研究分担者 荒川 太郎  横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教授 (40293170)
研究協力者 小林 直樹  
河村 雄作  
青木 椋祐  
髙澤 弘樹  
本間 洋行  
小松原 拓也  
早坂 伸之  
川口 直輝  
堀 健人  
吉田 草一郎  
石原 慎太郎  
ゴータム ラジディープ  
西村 真樹  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2016年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2015年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
キーワードマイクロリング共振器 / 全光インバータ / 全光2値論理 / 全光フリップフロップ / 半導体レーザ / 注入同期 / 非対称方向性発振 / 光制御 / マイクロリング / 光インバータ / 光2値論理
研究成果の概要

量子井戸半導体マイクロリングレーザの隣接発振波長間の切り替わりを利用したインバータ動作を基本として,2段縦列接続による全光2値論理デバイスの実現を目指して,一方向選択発振の条件探索を行い,帰還光の位相が大きく関係することを発見して一方向発振マイクロリングレーザを設計した.
また,同一のデバイスでフリップフロップ動作とインバータ動作を帰還光の位相によって周期的に切り替えられることを実験的に発見し,この現象がカー効果による振幅の非線形性と帰還光のバスライン導波路内でのファブリペロー共振に起因するバスライン結合部における位相の非線形性によって説明できることを理論的に明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Nonlinear model analysis of all-optical flip-flop and inverter operation of microring laser2018

    • 著者名/発表者名
      N. Kobayashi, Y. Kawamura, R. Aoki, Y. Kokubun
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 57 号: 3 ページ: 032201-032201

    • DOI

      10.7567/jjap.57.032201

    • NAID

      210000148703

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マイクロリングレーザの非線形モデルに基づく全光フリップフロップおよびインバータ動作の理論的検討2018

    • 著者名/発表者名
      小林直樹,青木椋祐, 河村雄作, 國分泰雄
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 半導体マイクロリングレーザを用いた全光フリップフロップおよびインバータ動作の切り替わり条件の実験的検討2018

    • 著者名/発表者名
      青木椋祐, 小林直樹, 河村雄作, 荒川太郎, 國分泰雄
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Passive waveguide device technologies - building block of functionality and integration2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Kokubun
    • 学会等名
      Optical Fiber Conference 2017
    • 発表場所
      Los Angeles Convention Center
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 非対称方向性発振マイクロリングレーザのための帰還光位相制御特性の測定2017

    • 著者名/発表者名
      河村雄作, 青木椋祐, 荒川太郎, 國分泰雄
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] デジタルフィルタ設計手法を用いた異径直列結合マイクロリング共振器はちょうふぃるたの設計と解析2017

    • 著者名/発表者名
      小松原拓也,荒川太郎,國分泰雄
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 単一シリコンマイクロリング装荷型マッハ・ツェンダー光変調器の高速変調特性2017

    • 著者名/発表者名
      髙澤弘樹,本間洋行,荒川太郎,國分泰雄
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ディジタルフィルタ設計手法を用いた高次直列結合量子井戸マイクロリング波長フィルタの設計2016

    • 著者名/発表者名
      小松原拓也,早坂伸之,荒川 太郎,國分泰雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      函館ロワジールホテル
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Design for High Speed Operation of Double Microring Resonator-Loaded Mach-Zehnder 2×2 Quantum Well Optical Switch2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kawaguchi, Kento Hori, Taro Arakawa, Yasuo Kokubun
    • 学会等名
      21st Optoelectronics and Communications Conference /International Conference on Photonics in Switching2016 (OECC/PS2016)
    • 発表場所
      新潟朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Silicon Microring Resonator-Loaded Mach-Zehnder Modulator2016

    • 著者名/発表者名
      Taro Arakawa, Hiroyuki Homma, Rajdeep Gautam, Yasuo Kokubun
    • 学会等名
      EMN Meeting on Optoelectronics
    • 発表場所
      Phuket, Thailand
    • 年月日
      2016-04-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Design and Characterization of All-Optical Inverter Based on Microring Semiconductor Optical Amplifier2016

    • 著者名/発表者名
      Yoichiro Nakamura, Hideki Yajima, Taro Arakawa, Yasuo Kokubun
    • 学会等名
      5th Internat'l Symp. Materials Science and Surface Technol. (MSST)
    • 発表場所
      神奈川県関東学院メディアセンター
    • 年月日
      2016-04-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロリング共振器装荷型マッハ・ツェンダー2×2光スイッチの高速化に関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      川口直輝,堀健人,荒川太郎,國分泰雄
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ダブル微小リング共振器装荷型マッハ・ツェンダー2×2量子井戸光スイッチの高速化の検討2016

    • 著者名/発表者名
      川口直輝,堀健人,荒川太郎,國分泰雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会第3回集積光デバイスと応用技術研究会
    • 発表場所
      東レ総合研修センター(静岡県三島市)
    • 年月日
      2016-03-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Silicon Microring Resonator-Loaded Mach-Zehnder Modulator with Interleaved pn Junction2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Homma, Rajdeep Gautam, Taro Arakawa, and Yasuo Kokubun
    • 学会等名
      20th Microoptic Conference (MOC'15)
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      2015-10-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] シリコンマイクロリング装荷型マッハ・ツェンダー干渉計バイオセンサーのセンシング評価2015

    • 著者名/発表者名
      吉田草一郎,石原慎太郎,荒川太郎,國分泰雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会信頼性研究会
    • 発表場所
      青森
    • 年月日
      2015-08-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Hiroyuki Homma, Rajdeep Gautam, Taro Arakawa, and Yasuo Kokubun2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Homma, Rajdeep Gautam, Taro Arakawa, and Yasuo Kokubun
    • 学会等名
      4th International Symp. Materials Science and Sufrace
    • 発表場所
      関東学院大学関内メディアセンター
    • 年月日
      2015-08-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Design and Fabrication of Double Microring Resonator-Loaded Optical2015

    • 著者名/発表者名
      Kento Hori, Masaki Nishimura,
    • 学会等名
      4th International Symp. Materials Science and Sufrace
    • 発表場所
      関東学院大学関内メディアセンター
    • 年月日
      2015-08-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 半導体微小リング共振器装荷マッハ・ツェンダー干渉計光制御デバイス2015

    • 著者名/発表者名
      荒川太郎,國分泰雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会 エレクトロニクスソサイエティ第1回 超高速光エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
    • 年月日
      2015-07-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Highly-Sensitive Optical Biosensor Based on Si Microring-Enhanced2015

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Yoshida, Shintaro Ishihara, Taro Arakawa, and Yasuo Kokubun
    • 学会等名
      International Symposium on Highly-Controlled Nano- and Micro-Scale Functional Surface Structures for
    • 発表場所
      関東学院大学
    • 年月日
      2015-05-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 量子井戸マイクロリング装荷型マッハ・ツェンダー2×2光スイッチの設計と作製2015

    • 著者名/発表者名
      堀健人,西村真樹,荒川太郎,國分泰雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      熱海
    • 年月日
      2015-04-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] インターリーブ型PN接合を有するシリコンマイクロリング装荷型マッハ・ツェンダー光変調器の評価2015

    • 著者名/発表者名
      本間洋行,ラジディープ・ゴータム,荒川太郎,國分泰雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      熱海
    • 年月日
      2015-04-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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