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局所的ナノ構造配列を用いた液晶装荷シリコンフォトニクス技術の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 16K18098
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
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

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)

研究協力者 渡部 和宏  
宇田 成孝  
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
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードシリコンフォトニクス / 液晶 / 位相制御 / 配向制御 / マッハツェンダー干渉計
研究成果の概要

本研究では、大規模化が進むデータセンターやスーパーコンピュータ内の短距離通信技術として導入が始まっているシリコンフォトニクス分野において、機能性材料である液晶を異種材料集積することで従来デバイスの小型、高性能、高機能化を図った。CMOS互換プロセスを用いてシリコン光回路層にナノ溝構造を一括形成することで局所的な液晶初期配向制御を可能とする技術を開発した。さらに本開発技術を様々な機能デバイスに応用することでその有効性を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

液晶集積シリコンフォトニクスは、ゲント大学(ベルギー)、カールスルーエ工科大学(ドイツ) や神奈川工科大を筆頭に国内外で研究開発されている。その中で液晶の初期配向状態はデバイス性能・機能に多大な影響を与えるため、フレキシブルな制御技術が求められている。本研究で開発したナノ溝構造集積による初期配向制御技術は光回路の直近に配向機構を実現することが可能であることから動作安定性に優れている。またCMOS互換プロセスを利用して作製可能であることから高い電子光集積性を有し、様々な機能デバイスやシステムへの応用が期待できる。

報告書

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

    (11件)

すべて 2019 2018 2017 2016

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 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Initial alignment control technique using on-chip groove arrays for liquid crystal hybrid silicon optical phase shifters2019

    • 著者名/発表者名
      Atsumi Yuki、Watabe Kazuhiro、Uda Narutaka、Miura Noboru、Sakakibara Youichi
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 6 ページ: 8756-8767

    • DOI

      10.1364/oe.27.008756

    • 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] Compact and low-loss liquid crystal loaded Mach-Zehnder optical switch based on Si wire waveguide2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Atsumi, Tetsuo Miyazaki, Noboru Miura, Masahiko Mori, Youichi Sakakibara
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 14 号: 6 ページ: 20170110-20170110

    • DOI

      10.1587/elex.14.20170110

    • NAID

      130006895157

    • ISSN
      1349-2543
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In-plane switching mode-based liquid-crystal hybrid Si wired Mach-Zehnder optical switch2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Atsumi, Tetsuo Miyazaki, Ryohei Takei, Makoto Okano, Noboru Miura, Masahiko Mori, Youichi Sakakibara
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 11 ページ: 118003-118003

    • DOI

      10.7567/jjap.55.118003

    • NAID

      210000147253

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 局所配向誘引構造を組み込んだ面内電界駆動液晶装荷シリコン細線 MZ 型光スイッチの作製2019

    • 著者名/発表者名
      宇田成孝、渥美裕樹、三浦登、榊原陽一
    • 学会等名
      第66 回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Liquid crystal loaded silicon Mach-Zehnder optical switch incorporating groove array based initial alignment technique2018

    • 著者名/発表者名
      Atsumi Yuki、Watabe Kazuhiro、Uda Narutaka、Miura Noboru、Sakakibara Youichi
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Group IV Photonics 2018 (GFP 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 局所配向誘引構造を組み込んだ垂直駆動液晶装荷シリコン細線 MZI 型光スイッチの試作 (Ⅰ)2018

    • 著者名/発表者名
      渡部 和宏、 渥美 裕樹、宇田 成孝、三浦 登、榊原 陽一
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 局所配向誘引構造を組み込んだ垂直駆動液晶装荷シリコン細線 MZI 型光スイッチの試作 (Ⅱ)2018

    • 著者名/発表者名
      渡部 和宏、 渥美 裕樹、宇田 成孝、三浦 登、榊原 陽一
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 液晶装荷シリコン細線光スイッチの時間応答特性の検討2018

    • 著者名/発表者名
      宇田 成孝、渥美 裕樹、渡部 和宏、三浦 登、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 実施状況報告書
  • [学会発表] Controlled initial orientation of liquid crystals in silicon optical switches with a groove array2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Atsumi, Kazuhiro Watabe, Narutaka Uda, Noboru Miura, Masahiko Mori, Youichi Sakakibara
    • 学会等名
      CLEO-PR, OECC and PGC 2017
    • 発表場所
      Sands expo and convention centre, Singapore
    • 年月日
      2017-07-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] オンチップ微細溝配列を用いた局所配向制御可能な液晶装荷シリコン光スイッチ2017

    • 著者名/発表者名
      渥美 裕樹、渡部 和宏、 宇田 成孝、三浦 登、森 雅彦、 榊原 陽一
    • 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(神奈川県)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 電極に局所配向誘因構造を埋め込んだ液晶装荷シリコン細線方向性結合器型光スイッチの試作2017

    • 著者名/発表者名
      渡部 和宏、渥美 裕樹、宇田 成孝、三浦 登、榊原 陽一
    • 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(神奈川県)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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