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磁性体を用いた集積型光メモリの創製

研究課題

研究課題/領域番号 22K18805
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関東京工業大学

研究代表者

庄司 雄哉  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (00447541)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード光メモリ / 光磁気記録 / 光導波路 / 磁気光学効果 / 光磁気変換 / 光デバイス
研究開始時の研究の概要

光導波路を用いたソリッドステートの集積型光メモリを実現するために挑戦する課題は、異なる原理に基づく書き込みと読み込みの動作を両立することである。そのために以下の研究計画を実施する。
・書き込みと読み出しを両立するCoFeB記録層の設計と磁気特性向上
・書き込みと読み出しを両立する光導波路構造の作製
・光信号による書き込みと読み出しの連続動作による光メモリの実証

研究成果の概要

本研究では光導波路によりチップ上に集積可能な光磁気メモリの創製を目指して研究を行った。データ読み出し回路となるリング共振器の外周に、データ書き込み用の光導波路と記録層を配置した構造を考案し、シミュレーションによりその実現可能性を明らかにした。記録層1セルの素子を試作し、外部磁場を印加しながらリング共振器の光透過率を測定することで、記録層にメモリされた磁化情報を読み出し光の強度比として取り出せることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光磁気記録を用いた光メモリはディスク型のストレージ(MOディスク)が存在するが、レンズ等の空間光学系を用いない集積可能な固定型の光磁気メモリとしては世界初の試みである。光信号を記録層の磁化として記録し、その磁化により発生した磁場で光読み出しを行う光メモリ動作を確認することに成功した。将来的な応用として、光通信のみでなく近年注目されている光コンピューティングにおいてデータを一時的に記憶する素子として応用が期待できる。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 15件、 招待講演 9件)

  • [雑誌論文] Design of ultra-low-loss magneto-optical isolator fabricated by µ-transfer printing2024

    • 著者名/発表者名
      Daiki Minemura
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 21 号: 1 ページ: 20230521-20230521

    • DOI

      10.1587/elex.20.20230521

    • ISSN
      1349-2543
    • 年月日
      2024-01-10
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nonvolatile photonic switch with magnetic materials on a silicon photonic platform2023

    • 著者名/発表者名
      Yuya Shoji
    • 雑誌名

      Opt. Mater. Express

      巻: 13 号: 9 ページ: 2489-2496

    • DOI

      10.1364/ome.498243

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extended optical waveguide theory with magneto-optical effect and magnetoelectric effect2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Honda
    • 雑誌名

      Opt. Express

      巻: 31 号: 20 ページ: 32017-32043

    • DOI

      10.1364/oe.496200

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Compact magneto-optical isolator by u-transfer printing of magneto-optical single-crystal film on silicon waveguides2023

    • 著者名/発表者名
      Daiki Minemura
    • 雑誌名

      Opt. Express

      巻: 31 号: 17 ページ: 27821-27829

    • DOI

      10.1364/oe.497731

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-speed Modulation in Waveguide Magneto-Optical Switch with Impedance-matching Electrode2023

    • 著者名/発表者名
      Shun Yajima
    • 雑誌名

      Opt. Express

      巻: 31 号: 10 ページ: 16243-16250

    • DOI

      10.1364/oe.480835

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 集積型光アイソレーターのための磁気光学結晶集積技術2023

    • 著者名/発表者名
      庄司 雄哉
    • 雑誌名

      光学

      巻: 52 ページ: 371-376

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Silicon-based integrated polarization-independent magneto-optical isolator2023

    • 著者名/発表者名
      Shuyuan Liu
    • 雑誌名

      Optica

      巻: 10 号: 3 ページ: 373-378

    • DOI

      10.1364/optica.483017

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improvement of extinction in optically-controlled silicon thermo-optic switch based on micro-ring resonator with distinct probe signal2023

    • 著者名/発表者名
      Zhu Liang
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 62 号: 3 ページ: 32001-32001

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acbc5d

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Light-induced thermomagnetic recording of thin-film magnet CoFeB on silicon waveguide for on-chip magneto-optical memory2022

    • 著者名/発表者名
      Toshiya Murai
    • 雑誌名

      Opt. Express

      巻: 30 号: 11 ページ: 18054-18065

    • DOI

      10.1364/oe.448460

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Integrated photonic traveling salesman problem probabilistic solver with polynomial calculation time complexity2022

    • 著者名/発表者名
      Shun Yajima
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 61 号: 5 ページ: 52003-52003

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac55e2

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An integrated magneto-optic modulator for cryogenic applications2022

    • 著者名/発表者名
      Paolo Pintus
    • 雑誌名

      Nature Electronics

      巻: 5 号: 9 ページ: 604-610

    • DOI

      10.1038/s41928-022-00823-w

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 若手研究者の挑戦:光導波路を用いた光磁気記録デバイス ~ソリッドステート光メモリへの挑戦~2022

    • 著者名/発表者名
      庄司 雄哉
    • 雑誌名

      月刊オプトロニクス

      巻: 41 ページ: 200-203

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 異種材料集積を用いた機能可変光集積回路2022

    • 著者名/発表者名
      西山 伸彦
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: 105 ページ: 1368-1374

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 磁気光学効果を用いた自己保持型光スイッチの開発2022

    • 著者名/発表者名
      庄司 雄哉
    • 雑誌名

      次世代高速通信に対応する光回路実装、デバイスの開発

      巻: 9 ページ: 360-365

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Recent progress on integrated magneto-optical isolators2024

    • 著者名/発表者名
      Yuya Shoji
    • 学会等名
      SPIE. Photonics West 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magneto-optical devices for photonic computing2024

    • 著者名/発表者名
      Yuya Shoji
    • 学会等名
      SPIE. Photonics West 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 集積型光アイソレータの進展と磁気光学結晶集積化技術2024

    • 著者名/発表者名
      庄司 雄哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 導波路型光磁気変換メモリの光演算応用2024

    • 著者名/発表者名
      庄司 雄哉
    • 学会等名
      第49回光機能磁性デバイス・材料専門研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-volatile Optical Memory and Switch with Magnetic Material Integration2023

    • 著者名/発表者名
      Yuya Shoji
    • 学会等名
      IEEE Silicon Photonics Conference 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Remotelly Controlable All-Optical MZI-based Thermo-Optic Switch2023

    • 著者名/発表者名
      Liang Zhu
    • 学会等名
      IEEE Photonics Conference 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超小型磁気光学デバイスに向けたコバルトアルミフェライト薄膜の特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤 孝太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 導波路型光ニューロンに向けた光磁気変換メモリの作製2023

    • 著者名/発表者名
      下津 裕生
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 不揮発光ゲート素子を使った光積和演算回路に向けたリング共振器アレイの作製2023

    • 著者名/発表者名
      土屋 直彰
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] フェーズドアレイ型1×N波長選択スイッチに向けたスターカプラの性能向上2023

    • 著者名/発表者名
      千原 啓太
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Mode-evolution-based Integrated Magneto-optical Isolator2023

    • 著者名/発表者名
      Yuya Shoji
    • 学会等名
      13th International Symposium on Photonics and Electronics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Silicon-Based All-Optical Mach-Zehnder Interferometer Thermo-Optic Switch2023

    • 著者名/発表者名
      Zhu Liang
    • 学会等名
      13th International Symposium on Photonics and Electronics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compact Silicon Photonics-based Phased Array Wavelength-Selective Switch Using Micro Ring Resonators2023

    • 著者名/発表者名
      Yisheng Ni
    • 学会等名
      13th International Symposium on Photonics and Electronics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Self-holding Magneto-optical Switch Integrated on Silicon Photonics Platforms2023

    • 著者名/発表者名
      Jianping Wang
    • 学会等名
      13th International Symposium on Photonics and Electronics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microring resonator-based magneto-optical isolator using an aluminum-substituted cobalt ferrite thin film with a compact device footprint2023

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Sato
    • 学会等名
      Photonic Device Workshop (PDW) 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 単結晶磁気光学薄膜の?-トランスファープリンティングによる小型な導波路型磁気光学アイソレータ2023

    • 著者名/発表者名
      峰村 大輝
    • 学会等名
      光通信システム研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] シリコン導波路型光アイソレータの低損失化と薄膜集積技術の開発2023

    • 著者名/発表者名
      庄司 雄哉
    • 学会等名
      第3回フォトニックデバイス・応用技術研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Performance Estimation of Photonic Neural Network Accelerator with Magneto-optical Switch Array2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Shoji
    • 学会等名
      27th OptoElectronics and Communications Conference / International Conference on Photonics in Switching and Computing (OECC/PSC)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phased-array Type 1×4 Wavelength Selective Switch with Silicon Waveguides2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hara
    • 学会等名
      27th OptoElectronics and Communications Conference / International Conference on Photonics in Switching and Computing (OECC/PSC)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-speed Switching of Waveguide Magneto-Optical Switch with Coplanar Electrode2022

    • 著者名/発表者名
      Shun Yajima
    • 学会等名
      27th OptoElectronics and Communications Conference / International Conference on Photonics in Switching and Computing (OECC/PSC)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scaling Analysis of an Integrated Photonic Traveling Salesman Problem Accelerator2022

    • 著者名/発表者名
      Shun Yajima
    • 学会等名
      27th Microoptics Conference (MOC2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 導波路型光アイソレータの開発と集積化に向けた検討2022

    • 著者名/発表者名
      庄司 雄哉
    • 学会等名
      第163回微小光学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] コプレーナ線路による磁気光学スイッチの高速スイッチング2022

    • 著者名/発表者名
      矢島 駿
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] TE-mode Magneto-optical Isolator Based on Asymmetric Microring2022

    • 著者名/発表者名
      Shuyuan Liu
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ソリッドステート光メモリの実現に向けた光導波路型光磁気記録メモリ2022

    • 著者名/発表者名
      庄司 雄哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自己保持型磁気光学スイッチのSOI基板上集積に向けた研究2022

    • 著者名/発表者名
      谷口 翔平
    • 学会等名
      電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Low-loss Integrated Optical Isolator on Silicon Photonics Platform2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Shoji
    • 学会等名
      12th International Symposium on Photonics and Electronics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optically-Controlled Silicon Thermo-Optic Switch Based on Micro-Ring Resonator2022

    • 著者名/発表者名
      Zhu Liang
    • 学会等名
      12th International Symposium on Photonics and Electronics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compact Phased Array Type Wavelength-selective Switch Based on Silicon Photonics2022

    • 著者名/発表者名
      Yisheng Ni
    • 学会等名
      12th International Symposium on Photonics and Electronics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 導波路型光アイソレータの進展2022

    • 著者名/発表者名
      庄司 雄哉
    • 学会等名
      Photonic Device Workshop (PDW) 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高周波線路による磁気光学スイッチの高速スイッチング2022

    • 著者名/発表者名
      矢島 駿
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 薄膜Ce:YIG/SGGGのSi導波路上へのμ-トランスファー プリンティングを用いた導波路型光アイソレータの製作2022

    • 著者名/発表者名
      峰村 大輝
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-07-05   更新日: 2025-01-30  

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