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立体湾曲シリコン導波路を用いた革新的空間光学の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 16H04359
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
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

榊原 陽一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 総括研究主幹 (40357091)

研究分担者 渥美 裕樹  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (30738068)
吉田 知也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (80462844)
研究協力者 鍛冶 良作  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018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)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2016年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
キーワードシリコンフォトニクス / 導波路 / イオン注入 / 空間光学 / 光デバイス / フェーズアレー / 光デバイス・光回路
研究成果の概要

立体湾曲シリコン導波路カプラをシリコンフォトニクスの空間光学への応用に適する光入出力部とするために、出射する光ビームの空間的広がり方を制御できる技術を確立することを目的とし、理論解析によりビーム進行方向およびビーム形状を変換する新型のデバイス構造を創案し、この構造を実現するためのイオン注入等の加工プロセスの開発に取り組んだ結果、放射損失が小さく波長帯域も広い特性を有し目標とする空間的広がり方を示すデバイスの試作に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

十分解明されていなかった立体湾曲シリコン導波路カプラの光伝搬の仕組みを物理的に解明し、光ビームの空間的広がり方を制御できる新しいデバイス構造を理論的および実験的に創出することができた。この成果はビームステアリングなどのシリコンフォトニクスの新しい空間光学的応用に直結するのみならず、光ファイバーとの光入出力にも応用可能であり、光センサーや光通信など今後の発展が期待されている基幹科学技術分野の基盤的技術としての活用が期待できる。

報告書

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

    (14件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Low-Loss and Broadband Optical Coupler Based on Lensed-Top Vertically Curved Silicon Waveguide2019

    • 著者名/発表者名
      Atsumi Yuki、Yoshida Tomoya、Omoda Emiko、Sakakibara Youichi
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Technology Letters

      巻: 31 号: 8 ページ: 603-606

    • DOI

      10.1109/lpt.2019.2903233

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Broad-band surface optical coupler based on a SiO2-capped vertically curved silicon waveguide2018

    • 著者名/発表者名
      Atsumi Yuki、Yoshida Tomoya、Omoda Emiko、Sakakibara Youichi
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 26 号: 8 ページ: 10400-10400

    • DOI

      10.1364/oe.26.010400

    • 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] Design of compact surface optical coupler based on vertically curved silicon waveguide for high-numerical-aperture single-mode fiber2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Atsumi, T. Yoshida, E. Omoda, Y. Sakakibara
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 56 号: 9 ページ: 090307-090307

    • DOI

      10.7567/jjap.56.090307

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Broadband and Polarization Insensitive Surface Optical Coupler Using Vertically Curved Waveguides Fabricated with ArF-immersion Lithography2019

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida、, Y. Atsumi, E. Omoda, and Y. Sakakibara
    • 学会等名
      The Optical Networking and Communication Conference & Exhibition (OFC), San Diego, 2019/03/05
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シングルモードファイバとの結合に向けたエレファントカプラの設計2019

    • 著者名/発表者名
      渥美 裕樹、吉田 知也、榊原 陽一
    • 学会等名
      電子情報通信学会2019年総合大会,早稲田大学(東京)、2019/03/22
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] High-Performance Surface Optical Coupler Based on SiO2-Capsuled Vertically Curved Si Waveguide2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Atsumi, T. Yoshida, E. Omoda, and Y. Sakakibara
    • 学会等名
      The 44th European Conference on Optical Communication (ECOC), We2.9, Roma, Italy, 2018/9/26
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ArF液浸リソグラフィで作製したエレファントカプラ2018

    • 著者名/発表者名
      吉田 知也、渥美 裕樹、面田 恵美子、榊原 陽一
    • 学会等名
      電子情報通信学会2018年ソサイエティ大会, C-3-44, 金沢市, 2018/09/13
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Vertically-bent silicon waveguide for high-efficiency optical fiber coupling2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakakibara, Y. Atsumi, E. Omoda and T. Yoshida
    • 学会等名
      SPIE Photonics Europe 2018 Conference 10686 “Silicon Photonics: from Fundamental Research to Manufacturing” 10686-27 25 April 2018, Strasbourg, France
    • 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] Characterization of coupling properties of vertically curved Si surface optical coupler designed for coupling with 5-μm-MFD SMF2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Atsumi, T. Yoshida, E. Omoda, Y. Sakakibara
    • 学会等名
      The Optical Networking and Communication Conference & Exhibition (OFC)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three Dimensional Silicon Optical Waveguide Structure Bent by Ion Implantation for Surface Coupling2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakakibara, Y. Atsumi and T. Yoshida
    • 学会等名
      The Optical Networking and Communication Conference & Exhibition (OFC)
    • 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] 5umスポット径有する広帯域・高効率結合エレファントカプラの実現2018

    • 著者名/発表者名
      渥美 裕樹、吉田 知也、面田 恵美子、榊原 陽一
    • 学会等名
      電子情報通信学会2018年総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Large mode-field-diameter surface optical coupler based on SiO2-capsuled vertically curved Si waveguide2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Atsumi, T. Yoshida, E. Omoda, Y. Sakakibara
    • 学会等名
      The Optical Networking and communication Conference & Exhibition (OFC)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] abrication of vertically curved Si surface optical coupler coupling with 5-μm-mode-field-diameter optical fiber2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Atsumi, T. Yoshida, E. Omoda, Y. Sakakibara
    • 学会等名
      International Conference on Group IV Photonics(GFP)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高NAシングルモード光ファイバ実装に向けた高効率エレファントカプラの提案2017

    • 著者名/発表者名
      渥美 裕樹、吉田 知也、面田 恵美子、榊原 陽一
    • 学会等名
      第64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

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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