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2次元フォトニック結晶を用いた円形光共振器半導体レーザの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H04349
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 電子デバイス・電子機器
研究機関大阪大学

研究代表者

近藤 正彦  大阪大学, 工学研究科, 教授 (90403170)

研究分担者 森藤 正人  大阪大学, 工学研究科, 助教 (00230144)
梶井 博武  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (00324814)
丸田 章博  大阪大学, 工学研究科, 教授 (40252613)
上向井 正裕  大阪大学, 工学研究科, 助教 (80362672)
村上 博成  大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (30219901)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2016年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
キーワード光インターコネクト / フォトニック結晶レーザ / 電子デバイス・機器 / 微小共振器 / フォトニック結晶
研究成果の概要

チップ内光インターコネクトで使用される極微小光モジュールにおいて光源となるフォトニック結晶円形欠陥(Circular Defect in 2 dimensional photonic crystal: CirD)レーザを提案し、設計した。波長多重により、100μm角の設置面積で、1 Tbpsの超高伝送容量を達成できる。伝送密度に換算すると、10 Pbps/cm2になる。その実現性を、シミュレーションにより確認した。作製プロセス技術を開発して、実際に、単一波長モードでの動作と20 nm以上の変調帯域を確認した。また、1 Tbps実現のために必要な技術課題を明らかにし、その打開方法を検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人類にとってインターネットは、もはや生活に欠かすことができないインフラである。クラウド・コンピューティングの実態であるデータセンタでは、サーバー間でのインターコネクトにより、トラフィックが発生する。トラフィックの増加により、年々光インターコネクトの比重が増している。光は高速で無限の可能性を有するイメージを与えるが、その光インターコネクトが、物理限界に近づいている。本研究では、現状のフォトニクス技術の延長とは全く異なる革新的な2次元フォトニック結晶を用いた極微小半導体レーザの研究・開発に取り組む。

報告書

(4件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (40件) (うち国際学会 17件、 招待講演 9件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Photonic Crystal Circular Defect (CirD) Laser2019

    • 著者名/発表者名
      Yifan Xiong, Hanqiao Ye, Takuma Umeda, Shun Mizoguchi, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, Akihiro Maruta and Masahiko Kondow
    • 雑誌名

      Photonics

      巻: 6 号: 2 ページ: 54-54

    • DOI

      10.3390/photonics6020054

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optical coupling characteristics between a circular defect resonator and a waveguide in a two-dimensional photonic crystal slab2018

    • 著者名/発表者名
      Yuji Miyamoto, Yifan Xiong, Tomoyuki Okada, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, and Masahiko Kondow
    • 雑誌名

      Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

      巻: 31 ページ: 168-172

    • DOI

      10.1016/j.photonics.2018.06.002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photonic Crystal Circular-Defect Microcavity Laser Designed for Wavelength Division Multiplexing2018

    • 著者名/発表者名
      Yifan Xiong, Takuma Umeda, Xiuyu Zhang, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, Akihiro Maruta, and Masahiko Kondow
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics

      巻: 24 号: 6 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1109/jstqe.2018.2846053

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1.3 µm lasing of circular defect cavity photonic crystal laser with an AlO<i><sub>x</sub></i> cladding layer2017

    • 著者名/発表者名
      Xiuyu Zhang, Takafumi Hino, Satoshi Kasamatsu, Shobu Suga, Elbert He, Yifan Xiong, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, Akihiro Maruta, and Masahiko Kondow
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 14 号: 18 ページ: 20170664-20170664

    • DOI

      10.1587/elex.14.20170664

    • NAID

      130006100013

    • ISSN
      1349-2543
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dry etching of deep air holes in GaAs/AlGaAs-based epi-wafer having InAs quantum dots for fabrication of photonic crystal laser2017

    • 著者名/発表者名
      Xiuyu Zhang, Kento Takeuchi, Xiaolong Cong, Yifan Xiong, Masato Morifuji, Akihiro Maruta, Hirotake Kajii, and Masahiko Kondow
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 12 ページ: 126501-126501

    • DOI

      10.7567/jjap.56.126501

    • NAID

      210000148464

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Transmission Characteristics of a Novel Waveguide Structure for Wavelength Division Multiplexing2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Yamaguchi, Takahiro Horiba, Masato Morifuji, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CirD photonic crystal laser with high mesa waveguide for light output2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kondow, T. Yamaguchi, Y. Xiong, T. Umeda, M. Morifuji, H. Kajii, and A. Maruta
    • 学会等名
      2019 Collaborative Conference on Materials Research
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of Circular Defect Photonic Crystal Laser by Dry Etching2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Mizoguchi, Yifan Xiong, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, Akihiro Maruta, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      Asia Pacific Society for Materials Research 2019 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High frequency characteristics analysis of photonic crystal circular defect laser2019

    • 著者名/発表者名
      Hanqiao Ye, Tomoya Nishimura, Takuya Yamaguchi, Yifan XIiong, Masoato Morifuji, Hirotake Kajii, Masahiko Kondow
    • 学会等名
      Asia Pacific Society for Materials Research 2019 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photonic Crystal Circular Defect (CirD) Laser for Intra-chip Optical Interconnections2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Kondow, Yifan Xiong, Hanqiao Ye, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, and Akihiro Maruta
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Nanotechnology and Nanomaterials 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] フォトニック結晶CirDレーザに向けた深掘ドライエッチングに関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      曽 理、溝口 舜、張 秀宇、竹内 健斗、梶井 博武、森藤 正人、丸田 章博、近藤 正彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会 レーザ・量子エレクトロニクス (LQE) 研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 波長多重通信に向けた新たなフォトニック結晶導波路の分散特性2019

    • 著者名/発表者名
      山口拓也, 堀場峻宏, 森藤正人, 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フォトニック結晶円形欠陥レーザの高速動作解析2019

    • 著者名/発表者名
      葉 漢橋, 西村智也, 熊 一帆, 山口拓也, 森藤正人, 梶井博武, 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フォトニック結晶円形欠陥レーザダイオード構造への電流注入に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯亮太, 熊 一帆, 小暮崇史, 梶井博武, 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フォトニック結晶円形欠陥レーザ作製を目指したpnヘテロ構造へのSiO2 絶縁層形成の検討2019

    • 著者名/発表者名
      小暮崇史, 佐伯亮太, 叢 宵龍, 熊 一帆, 梶井博武, 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フォトニック結晶円形欠陥レーザ構造のICPドライエッチングによる作製2019

    • 著者名/発表者名
      溝口舜, 熊 一帆, 森藤正人, 梶井博武, 丸田章博, 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 直交格子フォトニック結晶導波路の導波周波数と伝搬損失2019

    • 著者名/発表者名
      山口拓也, 森藤正人, 梶井博武, 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 波長多重通信に向けたフォトニック結晶における直交格子導波路の作製2019

    • 著者名/発表者名
      樋口拓也, 熊 一帆, 山口拓也, 森藤正人, 梶井博武 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of photonic crystal laser structure with output high-mesa waveguide2019

    • 著者名/発表者名
      K.Hagura, T.Yamaguchi, Y.xiong, M. Morifuji, H.Kajii and M. Kondow
    • 学会等名
      The 38th Electronic Materials Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Selective etching of GaAs core layer with embedded InAs quantum dot layer towards photonic crystal laser fabrication2019

    • 著者名/発表者名
      T. Okunaga, Y. Xiong, M. Morifuji, H. Kajii and M. Kondow
    • 学会等名
      The 38th Electronic Materials Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Selective dry etching of GaAs/AlOx with photonic crystal structure for wavelength division multiplexing2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Xiong, Y. Tani, X. Cong, M. Morifuji, M. Uemukai, H. Kajii, A. Maruta and M. Kondow
    • 学会等名
      The 38th Electronic Materials Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] メサ型導波路を用いた, フォトニック結晶導波路からの光取り出し効率向上の試み2019

    • 著者名/発表者名
      羽倉孝太朗, 山口拓也, 中原啓祐, 梶井博武, 森藤正人, 近藤正彦
    • 学会等名
      令和元年 電子関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Suitable quality (Q) factor for photonic crystal laser grown by MBE2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Kondow, Yifan Xiong, Xiuyu Zhang, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, and Akihiro Maruta
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology (EMN) Europe Meetings on Epitaxy
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrical Isolation for Monolithic Photonic Crystal Laser Array Realized by Selective Dry Etching of GaAs/AlOx Films2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Xiong, Y. Tani, X. Cong, M. Morifuji, H. Kajii, A. Maruta and M. Kondow
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Materials Research (CCMR)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 1.3 um range single mode operation of photonic crystal circular-defect microcavity laser with InAs quantum dots2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Umeda, Yifan Xiong, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, Akihiro Maruta,and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      20th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (ICMBE2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dry etching for fabricating air holes with depth of 1.5 μm in photonic crystal structure on epiwafer grown by MBE2018

    • 著者名/発表者名
      Kento Takeuchi, Xiuyu Zhang, Shun Mizoguchi, Hirotake Kajii, Morifuji Masato, Maruta Akihiro, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      20th International Conference on Molecular Beam Epitaxy (ICMBE2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photonic Crystal Circular Defect (CirD) Laser2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Kondow, Yifan Xiong, Li Zeng, Masato Morifuji, Hirotake. Kajii, and Akihiro Maruta
    • 学会等名
      the 26th International Conference on Advanced Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] GaAs/AlOx膜の選択的ドライエッチングによるモノリシックフォトニック結晶レーザアレイの電気的分離2018

    • 著者名/発表者名
      叢宵龍,熊一帆,谷佳樹,森藤正人,梶井博武,丸田章博,近藤正彦
    • 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大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] フォトニック結晶レーザ共振器とスロットを含む導波路の光結合に関する理論的研究2018

    • 著者名/発表者名
      時岡駿、森藤正人、梶井博武、近藤正彦
    • 学会等名
      平成30年度電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] フォトニック結晶導波路からの光取り出しの高効率化2018

    • 著者名/発表者名
      中原佳祐、森藤正人、梶井博武、近藤正彦
    • 学会等名
      平成30年度電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Photonic crystal laser with quantum dots as active material grown by MBE2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Kondow, Xiuyu Zhang, Yifan Xiong, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, and Akihiro Maruta
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology (EMN) Europe Meetings on Epitaxy
    • 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] Single mode lasing operation of Photonic Crystal Circular Defect (CirD) Laser2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Kondow, Xiuyu Zhang, Yifan Xiong, Masato Morifuji, Hirotake. Kajii, and Akihiro Maruta
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2017
    • 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] Photonic Crystal Circular Defect Laser for Intra-chip Optical Interconnections2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kondow, T. Hino, S. Kasamatsu, S. Suga, X. Zhang, Y. Xiong, H. Kajii, A. Maruta, and M. Morifuji
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week (CSW) 2017
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coupling efficiency between a circular defect (CirD) resonator and a waveguide in 2D slab photonic crystal2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyamoto, M. Morifuji, H.Kajii and M. Kondow
    • 学会等名
      The 36th Electronic Materials Symposium
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Photonic crystal microcavity laser with low-quality factor2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Xiong, X. Zhang, E. He, R. Tezuka, T. Hino, S. Kasamatsu, M. Morifuji, H. Kajii and M. Kondow
    • 学会等名
      The 36th Electronic Materials Symposium
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Selective inductively coupled plasma etching of GaAs/AlOx films having photonic crystal structure2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Tani, X. Cong, Y. Xiong, M. Morifuji, H. Kajii, A. Maruta and M. Kondow
    • 学会等名
      The 36th Electronic Materials Symposium
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] キャリア拡散を考慮したレート方程式を用いた円型欠陥フォトニック結晶レーザの特性解析2017

    • 著者名/発表者名
      西村 智也,森藤 正人, 梶井 博武,丸田 章博,近藤 正彦
    • 学会等名
      第64回 応用物理学関係春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Stimulated emission from photonic crystal cavity with AlOx cladding layer2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Kondow, Xiuyu Zhang, Yifan Xiong, and Masato Morifuji
    • 学会等名
      2016 Collaborative Conference on 3D & Materials Research
    • 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] Numerical Demonstration of the Feasibility of the Current Driven Photonic Crystal Laser Diode Used for Wavelength Division Multiplexing2016

    • 著者名/発表者名
      Yifan Xiong, Tomoyuki Okada, Xiuyu Zhang, Masato Morifuji, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      the 43rd International Symposium on Compound Semiconductors
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GaAs-based 2-dimensional photonic crystal slab with large r/a used for wavelength-division multiplexing2016

    • 著者名/発表者名
      Xiuyu Zhang, Kentaro Hashimura, Yuta Imada, Takahumi Hino, Tomoyuki Okada, Masato Morifuji, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      the 43rd International Symposium on Compound Semiconductors
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photonic Crystal Laser with Low-Quality Factor2016

    • 著者名/発表者名
      Yifan Xiong, Xiuyu Zhang, Elbert He, Ryo Tezuka, Takafumi Hino, Satoshi Kasamatsu, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      the 25th International Semiconductor Laser Conference
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 円形共振器を有する光励起型フォトニック結晶レーザの評価2016

    • 著者名/発表者名
      須賀昇舞, 日野貴文, 笠松郷志,張秀宇,熊一帆,梶井博武,森藤正人,近藤正彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2016年 ソサエティ大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] フォトニック結晶構造作製に向けたレジストマスクを用いるGaAsドライエッチング2016

    • 著者名/発表者名
      井上聖貴,張秀宇,熊一帆,森藤正人,梶井博武,近藤正彦
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会 第13回研究集会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] フォトニック結晶半導体レーザ作製に向けたヘテロ構造の電気特性の解析と評価2016

    • 著者名/発表者名
      河内勇輝,近藤正彦,梶井博武,森藤正人,岡聡史,谷佳樹
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会 第13回研究集会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ウルツ鉱型GaAsの電子状態における窒素添加およびc軸変調の効果に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      仲本健太, 森藤正人, 近藤正彦
    • 学会等名
      薄膜材料デバイス研究会 第13回研究集会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 光集積回路及び集積回路2019

    • 発明者名
      近藤正彦、宮本雄 次、森藤正人
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 光集積回路及び集積回路2018

    • 発明者名
      近藤正彦、宮本雄次、森藤正人
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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