シリコンベース高屈折率光技術の開発

• 研究課題/領域番号: 21360161
• 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: 宇都宮大学
• 研究代表者: 白石 和男 宇都宮大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90134056)
• 研究分担者: 依田 秀彦 宇都宮大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30312862)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2011年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2010年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2009年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: シリコン / 光ファイバ / レンズドファイバ / 光通信 / NA / シリコンフォトニクス / シリコン細線導波路 / スポットサイズ変換 / スポットサイズ変換器 / スポットサイズ / ダウンテーパ / アップテーパ / サブ波長格子

研究概要

シリコン細線導波路用のスポットサイズ変換器(SSC)として、偏波無依存垂直方向ダウンテーパ型とトンネル結合型、の2つの構造を実現した。偏波無依存垂直方向ダウンテーパ型は、面に垂直方向にリアクティブイオンエッチングによってダウンテーパにするだけの簡単なプロセスで実現できた。トンネル結合型についても試作に成功し、良好な特性を得た。偏波分離素子として応用できること、およびTM-likeモードに限ればスポットサイズ変換器として動作することが明らかになった。レンズド光ファイバについては、HILC(高屈折率層被覆)型およびプラノコンベックス(平凸)型の堅牢化および高性能化をはかった。ファイバフェルールを用いる形態を考案し、従来問題だった機械的な脆弱さを克服し、集光特性に優れ、使い勝手のよいレンズドファイバを実現した。

研究成果

• [雑誌論文] Atwo-port polarization-insensitive coupler module between single-mode fiber andsilicon-wire waveguide (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shiraishi, H. Yoda, and C. Tsai
  • 雑誌名: Optics Express 巻: vol. 20, no. 22 ページ: 24370-24375
  • 査読あり
• [雑誌論文] インプリント法によるテラヘルツ帯用金属薄膜サブ波長格子構造偏光子の作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小藤美紗子,稲川雄太,依田秀彦,白石和男
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌(C) 巻: vol.J95-C,No.3 ページ: 58-59
  • NAID: 110009418694
  • 査読あり
• [雑誌論文] A two-port polarization-insensitive coupler module between single-mode fiber and silicon-wire waveguide (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shiraishi
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 20 ページ: 24370-24375
  • 査読あり
• [雑誌論文] HighFocusingPowerLensedFibersEmployingGraded-IndexFiberwithEigen-BeamDiameter (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Shiraishi,H.Yoda,Y.Kogami,andC.S.Tsai
  • 雑誌名: IEEEPhoton.Technol.Lett 巻: vol.23,no.19 ページ: 1376-1378
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Polarizer Using Thin Metallic-Film Sub-Wavelength Grating for Infrared to Terahertz Region (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shiraishi, S. Oyama, and C. S. Tsai
  • 雑誌名: Journal of Lightwave Technology 巻: vol. 29, no. 5 ページ: 670-676
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Focusing Power Lensed Fibers Employing Graded-Index Fiber With Eigen-Beam Diameter (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Shiraishi, H.Yoda, Y.Kogami, C.S.Tsai
  • 雑誌名: IEEE Photon.Technol.Lett. 巻: 23 ページ: 1376-1378
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Polarizer Using Thin Metallic-Film Sub-Wavelength Grating for Infrared to Terahertz Region (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Shiraishi, S.Oyama, C.S.Tsai
  • 雑誌名: Journal of Lightwave Technology 巻: 29 ページ: 670-676
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of light reflection at silicon-plate surfaces by means of subwavelength gratings in terahertz region (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Kuroo, S. Oyama, K. Shiraishi, H. Sasho, and K. Fukushima
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: vol. 49 ページ: 2806-2812
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of light reflection at silicon-plate surfaces by means of sub wavelength gratings in terahertz region (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kuroo, S.Oyama, K.Shiraisi, et.al.
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 49 ページ: 2806-2812
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分散補償ファイバモジュールの高性能化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 愛川和彦,金田恵司,白石和男
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌(B) 巻: vol.J92-B, no.7 ページ: 1121-1129
  • NAID: 110007337793
  • 査読あり
• [雑誌論文] A two-port single mode fiber-silicon wire waveguide coupler module using spot size converters (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Yoda, K. Shiraishi, H. Furuhashi, A.Ohshima, H. Tsuchiya, and C. S. Tsai
  • 雑誌名: J. Lightwave Technol 巻: vol. 27, no. 10 ページ: 1315-1319
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-index layer coating on a lensed fiber endface for enhanced focusingpower (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Shiraishi, N. Kawasaki, H. Yoda, K. Watanabe, M. Umetsu, T. Hitomi, and K. Muro
  • 雑誌名: Journal of Lightwave Technology 巻: vol. 27, no. 7 ページ: 864-870
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-index layer coating on a lensed fiber endface for enhanced focusing power (2009)
  • 著者名/発表者名: K.shiraishi
  • 雑誌名: Journal of Lightwave Technology 27 ページ: 864-870
  • 査読あり
• [雑誌論文] A two-port single mode fiber-silicon wire waveguide compler moduleusing spot size converters (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Yoda
  • 雑誌名: Journal of Lightwave Technology 27 ページ: 1315-1319
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分散補償ファイバモジュールの高性能化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 愛川和彦
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌(B) J92-B ページ: 1121-1129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared polarizer employing multiple metal-film subwavelength gratings
  • 著者名/発表者名: K. Shiraishi and H. Yoda
  • 雑誌名: Optics Express 巻: vol. 21
  • 査読あり
• [学会発表] シリコン細線導波路用トンネル結合スポットサイズ変換器の試作 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮嶋、阿部田、依田、白石
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] シリコン細線導波路用セグメト型スポッサイズ変換器 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木、押切、高崎、宮嶋、依田、白石
  • 学会等名: 電気学会東京支部栃木群馬支所合同発表会
  • 発表場所: 宇都宮大学
• [学会発表] 垂直方向ダウンテーパを用いたシリコン細線導波路用スポットサイズ変換器 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永田大, 白石和男, 依田秀彦, ツェン ツァイ
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] 近赤外領域における金属薄膜サブ波長ブレーズド格子構造偏光子 (2012)
  • 著者名/発表者名: 酒巻和弘, 稲川雄太, 依田秀彦, 白石和男
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] シリコン細線導波路用トンネル結合スポットサイズ変換器 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大道寺龍弥, 白石和男, 依田秀彦, ツェン ツァイ
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] リブ型シリコン導波路用スポットサイズ変換器 (2012)
  • 著者名/発表者名: 畠山峻輔, 依田秀彦, 白石和男
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] 単一モードGIファイバーを用いた平凸レンズド光ファイバー (2012)
  • 著者名/発表者名: 森田創, 依田秀彦, 白石和男
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] プラノコンベックスレンズドファイバーにおける反射低減 (2012)
  • 著者名/発表者名: 楠本翔平, 依田秀彦, 白石和男
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] Fabrication of Thin Metallic-film Subwavelength-GratingPolarizers for Terahertz Region by the Imprinting Method (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shiraishi, M. Kofuji, Y. Inagawa, H. Yoda, and C. S. Tsai
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO/QELS2012)
  • 発表場所: San Jose, CA
• [学会発表] Vertical-Tunneling Spot-Size Converters for Silicon-Wire Waveguides (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shiraishi
  • 学会等名: International Conference on Group IV Photonics
  • 発表場所: San Diego, CA
• [学会発表] 堅牢で作製が容易なプラノコンベックスレンズドファイバ (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀内、依田、白石
  • 学会等名: 電子情報通信学会通信ソサイエティ大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] 高い集光特性を有し樹脂中でも動作するフェルー化レンズドァイバ (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木、堀内、依田、白石
  • 学会等名: 電子情報通信学会光ファイバ応用技術研究会
  • 発表場所: 山口県海峡メッセ下関
• [学会発表] Response Evaluation of Tunable Optical Bandpass Filter Using a-Si : D/SiO_2 Multilayer (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Yoda, T.Tashiro, K.Shiraishi, C.S.Tsai
  • 学会等名: The Asia-Pacific Interdisciplinary Research Conference
  • 発表場所: Toyohashi
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] 樹脂中で動作可能なHILCレンズドファイバ (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木雅皓、依田秀彦、白石和男
  • 学会等名: 電子情報通信学会 光ファイバ応用技術研究会
  • 発表場所: 信州大学上田キャンパス
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] 垂直方向ダウンテーパ型スポットサイズ変換器の散乱損失解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 依田秀彦、白石和男
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 高い集光特性を有するレンズドファイバ (2011)
  • 著者名/発表者名: 楠本翔平、森田創、鈴木雅皓、依田秀彦、白石和男
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Response Evaluation of Tunable Optical Bandpass Filter Using a-Si:D/SiO2 Multilayer (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yoda, T. Tashiro, K. Shiraishi, and C. S. Tsai
  • 学会等名: The Asia-Pacific Interdisciplinary Research Conference 2011
  • 発表場所: Toyohashi
• [学会発表] Miniaturized Spot Size Converters for Coupling between Single-Mode Optical Fibers and Silicon Photonic Circuits (Invited talk) (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Shiraishi, H.Yoda, C.S.Tsai
  • 学会等名: International Symposium on Microwave and Optical Technology
  • 発表場所: Hsinchu, Taiwan
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] 金属薄膜サブ波長格子構造偏光子技術(依頼講演) (2010)
  • 著者名/発表者名: 白石、小山、依田、古神
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 同時アップテーパによるスポットサイズ変換器の小型化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石村友洋
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合全国大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] a-Si:D/SiO_2多層膜を用いたマルチキャビティ型チューナブルバンドパスフィルタ (2010)
  • 著者名/発表者名: 四ノ宮寛
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合全国大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 垂直方向ダウンテーパを用いたスポットサイズ変換器 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永田、染谷、依田、白石
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会(東日本大震災により大会は中止したが、発表予稿は登録)
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 金属薄膜サブ波長格子から成る偏光子 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小山哲司
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合全国大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 樹脂を介した直接結合が可能な高屈折率層被覆レンズドファイバ (2010)
  • 著者名/発表者名: 嶋田望
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合全国大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 固有ビーム径GIファイバを用いた平凸レンズド光ファイバ (2010)
  • 著者名/発表者名: 古田真之助
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合全国大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 固有ビーム径GIFを用いたHILCレンズドファイバ (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅沢、大野、依田、白石
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会(東日本大震災により大会は中止したが、発表予稿は登録)
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] インプリント法による金属薄膜サブ波長格子構造偏光子の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小藤、稲川、大野、依田、白石
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2010-03-14
• [学会発表] 赤外用金属薄膜サブ波長多重格子構造偏光子 (2010)
  • 著者名/発表者名: 稲川、大野、依田、白石
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会(東日本大震災により大会は中止したが、発表予稿は登録)
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2010-03-14
• [学会発表] 波長以下のスポット直径に集光可能なレンズド光ファイバ (2010)
  • 著者名/発表者名: 古田真之助
  • 学会等名: 電子情報通信学会光ファイバ応用技術研究会
  • 発表場所: 大濱信泉紀念館(沖縄県石恒島)
  • 年月日: 2010-01-21
• [学会発表] Miniaturized Spot Size Converters forCoupling between Single-Mode OpticalFibers and Silicon Photonic Circuits (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Shiraishi , H. Yoda, and C. S. Tsai
  • 学会等名: 16th Microoptics Conference
  • 発表場所: Hsinchu, Taiwan
• [学会発表] Silicon-based spot-size conversion techniques for efficient coupling between wire-waveguides and single-mode fibers(Invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: K.shiraishi
  • 学会等名: International Symposium on Microwave and Optical Technology
  • 発表場所: New Delhi, India
  • 年月日: 2009-12-18
• [学会発表] A simultaneous up-tapering spot-size converter for silicon-wire waveguides (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Ishimura
  • 学会等名: Microoptics Conferene
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] A metal-film sub-wavelength grating polarizer for terahertz and infrared region (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Oyama
  • 学会等名: Microoptics Conferene
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2009-10-26
• [学会発表] 同時アップテーパから成るスポットサイズ変換器 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石村友洋
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエテイ大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] 金属薄膜を被覆したサブ波長格子から成る偏光子 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小山哲司
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] 金属薄膜を被覆したサブ波長格子から成る偏光子 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小山哲司
  • 学会等名: 電子情報通信学会エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2009-08-21
• [学会発表] Silicon-based spot-size conversion techniques for efficient coupling between wire-waveguides and single-mode fibers (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Shiraishi and C. S. Tsai
  • 学会等名: 12th ISMOT (12th International Symposium on Microwave and Optical Technology
  • 発表場所: New Delhi, India
• [学会発表] A metal-film sub-wavelength grating polarizer forterahertz and infrared regions (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Oyama , K. Shiraishi, C. S. Tsai, H. Yoda, and Y. Kogami
  • 学会等名: 15th Microoptics Conference
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] simultaneous up-tapering spot-size converter for silicon-wire waveguides (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ishimura, H. Yoda, K. Shiraishi, S. C. Tsai, and C. S. Tsai
  • 学会等名: 15th Microoptics Conference
  • 発表場所: Tokyo
• [備考]
  • URL: http://shiraishi.ee.utsunomiya-u.ac.jp
• [産業財産権] 偏光子 (2011)
  • 発明者名: 依田、白石、大関、丸山
  • 権利者名: 宇都宮大学
  • 出願年月日: 2011-03-04
• [産業財産権] 偏光子、その製造方法及び光モジュール (2011)
  • 発明者名: 白石、稲川
  • 権利者名: 宇都宮大学
  • 産業財産権番号: 2011-040704
  • 出願年月日: 2011-02-25
• [産業財産権] 先端に高屈折率層を形成したレン ズ付き光ファイバおよびそのレンズ付き光 ファイバを用いた光結合モジュール (2009)
  • 発明者名: 白石 、川崎、渡邉
  • 権利者名: 宇都宮大学
  • 出願年月日: 2009-12-04
• [産業財産権] 先端に高屈折率層を形成したレンズ付き光ファイバおよびそのレンズ付き光ファイバを用いた光結合モジュール (2009)
  • 発明者名: 白石, 川崎, 渡邉
  • 権利者名: 宇都宮大学,(株)モリテックス
  • 取得年月日: 2009-12-04