| 研究課題/領域番号 |
19H02207
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所 |
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研究代表者 |
徐 学俊 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 主任研究員 (80593334)
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| 研究分担者 |
後藤 秀樹 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 企画, 所長 (10393795)
俵 毅彦 日本大学, 工学部, 教授 (40393798)
尾身 博雄 大和大学, 理工学部, 教授 (50257218)
澤野 憲太郎 東京都市大学, 理工学部, 教授 (90409376)
稲葉 智宏 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 研究員 (90839119)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
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| キーワード | 希土類イオン / 光増幅器 / レーザー / シリコンフォトニクス / 光導波路 / ナノ共振器 / Rare-earth oxide / Optical amplifier / Laser / Molecular beam epitaxy / Silicon photonics |
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| 研究開始時の研究の概要 |
In this project, monolithic-integrated optical amplifiers and lasers will be demonstrated by using single crystalline rare-earth oxide (REO) epitaxially grown on Si as novel gain medium and high-index subwavelength dielectric resonators with strong magnetic response as novel device structure. Furthermore, electrically driven lasers will also be demonstrated by integrating optically pumped lasers with light emitting diodes as optical pumping source on the same silicon substrate.
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| 研究成果の概要 |
MBE法でSOI基板上に高品質な単結晶酸化希土類薄膜を成長できた。光増幅器を実現するため、低損失(2.3 dB/cm)かつ閉じ込め係数の大きい(~42%)導波路構造を実証された。光ポンプによる導波路中24 dB/cmの信号増幅を測定でき、Erイオンが吸収から透明まで反転できたことが分かった。レーザーを実現するため、高Q値マイクロリング共振器を実証された。また、Erイオンの電気と磁気ダイポール遷移の光特性を調べるため、高Q値metasurface構造も設計した。更に、低温光学測定よる、該当導波路及び共振器構造は、集積化量子光デバイスにも有望なプラットフォームとなることが分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
シリコン上にモノリシック集積可能な光増幅器とレーザーはシリコンフォトニクスにおいて最も重要かつ実現されてない要素デバイスである。本研究で実証された酸化希土類薄膜材料及びデバイス構造では、これらのデバイスの実現に非常に有望なプラットフォームと言え、モノリシック光集積回路技術に活用できると期待される。
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