| 研究課題/領域番号 |
21H04554
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
小山 二三夫 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任教授 (30178397)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円)
2023年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2022年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
2021年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
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| キーワード | 半導体レーザ / データセンタ / 光インターコネクト / 光通信 / 面発光レーザ / 高速変調 / 直接変調 / データセンター / 光インタコネクト |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，データセンターやスーパコンピュータ内の光インターコネクトの主要光源である面発光レーザに，新規結合共振器構造を導入して，その変調帯域を大幅に拡大する超高速変調技術を確立する．理論的な変調速度限界を究明するとともに，デバイスの試作を通しての実証研究により，既存技術の4倍以上の200Gbps級の超高速動作と，1/5以下の低消費電力動作を両立する半導体レーザ工学の確立を目指す．さらに，波長チャーピングの制御により，単一モード光ファイバ伝送のリンク距離を1km以上まで延伸し，ハイパースケールデータセンターネットワークや次次世代移動体通信ネットワークへの適用可能性を実証する．
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| 研究成果の概要 |
データセンターなどの光インターコネクトの主要光源である面発光レーザに，微小光共振器を横方向に集積してその光の帰還効果により，その変調帯域を大幅に拡大する超高速変調技術を確立した．微小共振器とともに従来の高速化に必要な駆動電流の増加を必要としないため，低消費電力化も実現した．理論的な変調速度限界を究明するとともに，既存技術の2倍以上の50GHzの変調帯域と160Gbpsの超高速動作，1/5以下の低消費電力動作を両立した．さらに，発光波長を1.1μm帯まで拡張することで，単一モード光ファイバ伝送のリンク距離を2km以上まで延伸し，ハイパースケールデータセンターネットワークへの適用可能性を実証した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
機器間の光リンクの高密度実装、低消費電力化のために，次世代超小型光トランシーバの開発競争が世界中で活発に繰り広げられているが，大容量化，スケーラビリティ，小型実装，低消費電力化への要求を満たす解が見出されていない．近い将来100Gbps超の高速化のニーズは大きいものの，現状技術は25Gbpsの伝送速度に留まっていた．生成AIの進展により，データセンタ内のリンク速度の拡充と消費電力の低減は喫緊の課題である．本研究により，低消費電力化と高速化を両立させる面発光レーザからなる超高速光リンク技術を開発する学術的・産業上の意義は極めて大きい．
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