高速ポリマ光変調器の超低消費電力化

• 研究課題/領域番号: 24246063
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 高知工科大学
• 研究代表者: 榎波 康文 高知工科大学, 工学部, 教授 (90377474)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 46,800千円 (直接経費: 36,000千円、間接経費: 10,800千円); 2014年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円); 2013年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円); 2012年度: 22,100千円 (直接経費: 17,000千円、間接経費: 5,100千円)
• キーワード: 光変調器、 / 電気光学ポリマ / 低電圧駆動 / 光デバイス・光回路 / 光変調器 / スロット光導波路 / ゾルゲルシリカ / メソポーラスゾルゲルシリカ / 半波長電圧 / 広帯域光変調 / ポーリング効率 / 光導波閉じ込め効率 / ポリマ光変調器 / スロット導波路 / ゾルゲルシリカ導波路 / 酸化チタン導波路

研究成果の概要

代表者が考案した新規電気光学（EO）ポリマ/TiO2垂直閉込型スロット光導波路を実証し超薄膜のEOポリマへの光導波と電極間隔減少するとともに光変調に世界で初めて成功した。低屈折率多孔性メソポーラスゾルゲルシリカクラッド材料をスロット導波路に使用しEOポリマへの光閉じ込め効率及びポーリング効率向上、ゾルゲルシリカクラッド導電率増加によりポーリング効率増加による半波長電圧低減を行った。印加変調電界強度増大とEOポリマポーリング効率向上によりEO係数の低いEOポリマ（78pm/V）を用いた場合でも代表者の高性能ポリマ光変調器に匹敵する半波長電圧と電極長積 (VpiL) 2.0 Vcmを実現した。

研究成果

• [国際共同研究] University of Washington/University of Arizona(米国)
• [雑誌論文] “Covalent immobilization of the anti-human H1N1/HA1 antibody onto a sol-gel surface and optical waveguide sensor for influenza virus detection”, (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, Y. Minpou, T. Kawai, Y. Enami, and S. Suye
  • 雑誌名: Applied Biochemistry and Biotechnology 巻: 78 号: 4 ページ: 687-694
  • DOI: 10.1007/s12010-015-1902-x
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] “Analysis of efficiently poled electro-optic polymer/TiO2 vertical slot waveguide modulators” (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami*, H. Nakamura, J. Luo, and A. K-Y. Jen
  • 雑誌名: Elsevier, Optics Communications 巻: 362 ページ: 77-80
  • DOI: 10.1016/j.optcom.2015.08.048
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] “Sol gel materials enabled electro optic polymer modulators”, (2015)
  • 著者名/発表者名: Roland Himmelhuber, Robert Norwood, Yasufumi Enami and Nasser Peyghambarian
  • 雑誌名: MDPI, Sensors 巻: 15 号: 8 ページ: 18239-18255
  • DOI: 10.3390/s150818239
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] “Mesoporous sol-gel silica cladding for hybrid TiO2/electro-optic polymer waveguide modulators,” (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Kayaba, J. Luo, and A. K-Y. Jen,
  • 雑誌名: Optical Society of America, Optics Express 巻: 22 号: 13 ページ: 16418-16423
  • DOI: 10.1364/oe.22.016418
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] “Unprecedented highest electro-optic coefficient of 226 pm/V for electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguide modulators”, (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Jouane, Y-C. Chang, D. Zhnag, J. Luo, A. K-Y. Jen, and Y. Enami
  • 雑誌名: Optical Society of America, Optics Express 巻: 22 号: 22 ページ: 27725-27732
  • DOI: 10.1364/oe.22.027725
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] “Enhanced conductivity of sol-gel silica cladding for efficient poling in electro-optics polymer/TiO2 vertical slot waveguide modulators,” (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, J. Luo, and A. K-Y. Jen
  • 雑誌名: Optical Society of America, Optics Express 巻: 22 号: 24 ページ: 30191-30199
  • DOI: 10.1364/oe.22.030191
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguide modulators (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 101 号: 12 ページ: 123509-123509
  • DOI: 10.1063/1.4754597
  • 査読あり
• [学会発表] “Recent progress in electro-optic polymer/TiO2 slot waveguide modulators” (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami,
  • 学会等名: BIT’s 6th Annual World Congress of Nano Science & Technology-2016 (Nano S&T-2016)
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2016-10-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “High Speed Electro-Optic Polymer/TiO2 Vertical Slot Waveguide Modulators” (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasufumi Enami, Jingdong, Luo , and Alex K-Y. Jen
  • 学会等名: 2016 Collaborative Conference on 3D and Materials Research (CC3DMR)
  • 発表場所: Seoul Korea
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “Highly poled electro-optic polymer modulator based on TiO2 slot layer and sol-gel silica cladding”(招聘講演) (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami
  • 学会等名: EMN meeting on titanium oxides
  • 発表場所: , Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-03-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] "Electro-optic polymer/TiO2 slot waveguide modulators and enhanced electro-optic coefficient of 260 pm/V", (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, J. Luo, and Alex K-Y Jen
  • 学会等名: Solid State Devices and Materials (SSDM) 2016,
  • 発表場所: Sapporo, Japan, 27-30 Sep, 2015
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 vertical slot waveguide modulators, (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, J. Luo, and Alex K-Y. Jen,
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) Pacific Rim 2015
  • 発表場所: Busa, Korea
  • 年月日: 2015-08-24
  • 国際学会
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 vertical slot waveguide modulators (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, J. Luo, and A. K-Y. Jen
  • 学会等名: 2015 Collaborative Conference on 3D and Materials Research (CC3DMR)
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2015-06-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguide modulators for low voltage operations,” (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami
  • 学会等名: 4th Annual World Congress of Advanced Materials-2015 (WCAM-2015)
  • 発表場所: Chongqing, China
  • 年月日: 2015-05-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 slot waveguide modulators" (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, J. Luo, and Alex K-Y. Jen
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO)2015, Optoelectronics Technical Group
  • 発表場所: San Jose, CA, 10-15 May, 2015.
  • 年月日: 2015-05-10
  • 国際学会
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 vertical slot waveguide modulators for optical interconnections.” (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, J. Luo, and A. Jen,
  • 学会等名: World Congress of Emerging Information Technology (InfoTech-2015)
  • 発表場所: Shenzhen, China,
  • 年月日: 2015-04-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “Hybrid electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguide modulators for lower half wave voltage and electrode length product”, (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, D. Zhang, Y-C Chang, J. Luo, and Alex K-Y. Jen,
  • 学会等名: Optical Society of America (OSA) Annual Meeting, Frontier in Optics
  • 発表場所: Tucson, AZ, 19-23 Oct, 2014.
  • 年月日: 2014-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguide modulators” (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, D. Zhang, Y-C Chang, J. Luo, and Alex K-Y. Jen,
  • 学会等名: The IEEE Photonics Conference (IPC),
  • 発表場所: San Diego, CA
  • 年月日: 2014-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] “High Pockels coefficient for poled polymer in multilayer electro-optic devices”, (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Jouane, Y-C Chang, D. Zhang, J. Luo, Alex K-Y. Jen, and Y. Enami,
  • 学会等名: Solid State Devices and Materials (SSDM) 2014
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 slot waveguide modulators driven with low half-wave voltage” (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, D. Zhang, Y-C Chang, J. Luo, and Alex K-Y. Jen , , Tsukuba, Japan, 8-11 Sep, 2014.
  • 学会等名: Solid State Devices and Materials (SSDM) 2014
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguide modulators”, (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, J. Luo, and A. Jen,
  • 学会等名: The 2014 International Conference for top and emerging material scientists
  • 発表場所: Zhuhai, China, 20th – 24th of July, 2014.
  • 年月日: 2014-07-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “Hybrid electro-optic polymer/TiO2 multilayer waveguide modulators on mesoporous sol-gel silica cladding”, (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, J. Luo, and A. Jen
  • 学会等名: Optical Society of America (OSA), The Advanced Photonics for Communications Congress 2014
  • 発表場所: San Diego, CA, USA,
  • 年月日: 2014-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient poling in TiO2/electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguide modulators” (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, J. Luo, and A. Je
  • 学会等名: SPIE(The International Society for Optical Engineering) Photonics West, 8986-43 (2014)
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2014-02-01 – 2014-02-06
• [学会発表] “Electro-Optic Polymer/TiO2 Multilayer Slot Waveguide Modulators for Optical Interconnections” (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, J. Luo, and A. Jen
  • 学会等名: Optical Society of America Annual Meeting, Frontier in Optics 2013, FTu4E.5. (2013)
  • 発表場所: Orlando, Florida, USA
  • 年月日: 2013-10-06 – 2013-10-10
• [学会発表] “Electro-Optic Polymer Modulators Based on Hybrid and Multilayer Slot Waveguides” (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami and A. Jen
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) Pacific Rim, ThL2-1[Invited]
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2013-07-04
  • 招待講演
• [学会発表] “High Confinement and Efficient Poling in TiO2/Electro-Optic Polymer/TiO2 Multilayer Slot Waveguide Modulators” (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, J. Luo, and A. Jen
  • 学会等名: Collaborative conference on 3D & Materials Research (3DMR), pp. 303 (2013)
  • 発表場所: Jeju Korea
  • 年月日: 2013-06-24 – 2013-06-28
  • 招待講演
• [学会発表] “Sol-gel silica planar waveguide doped with a green fluorescent protein for biophotonic sensor network” (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami and S. Suye
  • 学会等名: Optics in the Life Sciences, Bio-optics: Design and Application, Optical Society of America Topical Meeting, JT2A.9
  • 発表場所: Kona, Hawaii, USA
  • 年月日: 2013-04-17
• [学会発表] ハイブリッド導波路や新規スロット導波路構造によるポリマ光変調器の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 榎波康文
  • 学会等名: 春期電子情報通信学会総合大会シンポジウム （招聘講演）
  • 発表場所: 岐阜
  • 招待講演
• [学会発表] ハイブリッド型ポリマ光変調器 (2012)
  • 著者名/発表者名: 榎波康文
  • 学会等名: 電子情報通信学会光通信システム研究専門委員会講演予稿集pp.14-17, 2012. （招聘講演）
  • 発表場所: 静岡
  • 招待講演
• [学会発表] ハイブリッド型ゾルゲルシリカ・電気光学ポリマ変調器 (2012)
  • 著者名/発表者名: 榎波康文
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会シンポジウム (招聘講演)
  • 発表場所: 富山
  • 招待講演
• [学会発表] Electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguides for ultra-low voltage operation” (Invited) (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, C. Zhang, J. Luo, and A. K-Y. Jen
  • 学会等名: Collaborative conference on 3D & Materials Research (3DMR), Seoul Korea, pp. 80 (2012) (招聘講演)
  • 発表場所: Seoul Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Hybrid electro-optic polymer/silica waveguide modulators and biophotonic sensor network based on sol-gel silica waveguides” (Invited) (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, and A. K-Y.Jen,
  • 学会等名: BIT’s 1st annual world congress of emerging InfoTech (WCEIT-2012), Track-2, pp. 41 (8. 28-30, 2012) (招聘講演)
  • 発表場所: Dalian, China
  • 招待講演
• [学会発表] Hybird electro-optic waveguide modulators for ultra-low power communications and interconnections (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami
  • 学会等名: EMN Fall meeting 2012, (招聘講演)
  • 発表場所: Las Vegas USA
  • 招待講演
• [学会発表] Hybrid electro-optic polymer modulators and biosensors (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami
  • 学会等名: 2nd International Conference on Nanotek and Expo" (Nanotek-2012) , (招聘講演)
  • 発表場所: Philadelphia PA USA
  • 招待講演
• [学会発表] Hybrid electro-optic polymer modulators and biophotonic sensors based on sol-gel silica waveguides (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, J. Luo, A. K-Y. Jen
  • 学会等名: European Optical Society Annual Meeting,, TOM5-5813 (2012)
  • 発表場所: Aberdeen, Scotland, UK
• [図書] 「バイオセンサ」第3部「認識物質ごとに見るバイオセンサ製品化のための高機能化と問題点の解決策（緑色蛍光タンパク質を利用したバイオセンサの事例）」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 榎波康文
  • 総ページ数: 24
  • 出版者: (株)技術情報協会
• [備考] http://www.sceng.kochi-tech.ac.jp/yenami/
• [備考] 高知工科大学教員情報
  • URL: http://www.kochi-tech.ac.jp/kut/about_KUT/faculty_members/prof/enami-yasufumi.html
• [備考] 榎波研究室ホームページ
  • URL: http://www.sceng.kochi-tech.ac.jp/yenami/
• [備考] 研究室ウエッブ
  • URL: http://www.sceng.kochi-tech.ac.jp/yenami/
• [備考] 大学ウエッブ
  • URL: http://www.kochi-tech.ac.jp/kut/about_KUT/faculty_members/prof/enami-yasufumi.html
• [産業財産権] 「光変調器」 (2015)
  • 発明者名: 榎波康文
  • 権利者名: 榎波康文
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-004259
  • 出願年月日: 2015-01-13
• [産業財産権] 光変調器 (2012)
  • 発明者名: 榎波康文
  • 権利者名: 榎波康文
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-209631
  • 出願年月日: 2012-09-24