一方向発振リングレーザを用いた大規模スピン光メモリ

• 研究課題/領域番号: 24686045
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 清水 大雅 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50345170)
• 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: 26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円); 2014年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2013年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円); 2012年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
• キーワード: 光アイソレータ / リング共振器 / 曲げ導波路 / 光集積回路 / 光メモリ / 光導波路 / 方向性結合器 / 電子線描画 / 高性能レーザー / 磁性 / 先端機能デバイス / 情報通信工学 / ナノ材料

研究成果の概要

本研究の目的は非相反機能をもつリングレーザを用いた光メモリの実現である。光メモリの実現に向けて、(1)曲げ導波路の曲げ損失の評価(2)リングレーザの発振方向制御に必要な光アイソレーションの見積、(3)受動型半導体光アイソレータの設計・作製と評価に取り組んだ。
(1)～(3)により、光メモリの小型化を曲げ半径30μmまで実現する見込みがつき,発振方向の制御に必要な光アイソレーションを見積もり、実証することができた。光メモリを小型化する過程においてリング共振器と入出力光導波路を接続する方向性結合器の深さを場所によって変える必要があり、研究期間終了後も改良を加え、小型の光メモリの実現を目指す。

研究成果

• [国際共同研究] IMM-Instituto de Microelectronica(スペイン)
• [雑誌論文] Preparation and Characterization of Bi substituted gadolinium iron garnet Films by Metal Organic Decomposition and their Dependence on Annealing Gases (2015)
  • 著者名/発表者名: D. A. Wahid, T. Hattori, J. Sato, and H. Shimizu
  • 雑誌名: Journal of the Magnetics Society of Japan 巻: 39 ページ: 100-106
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhancement of magneto-optical Kerr effect by surface plasmons in trilayer structure consisting of double-layer dielectrics and ferromagnetic metal (2015)
  • 著者名/発表者名: Terunori Kaihara, Takeaki Ando, Hiromasa Shimizu, Vadym Zayets, Hidekazu Saito, Koji Ando, and Shinji Yuasa
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 23 号: 9 ページ: 11537-11555
  • DOI: 10.1364/oe.23.011537
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] TE-mode nonreciprocal propagation in passive Fe50Co50–InGaAsP / InP semiconductor optical isolators (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Shimizu, Shohei Sakanishi, Takahiro Bando, and Yuhi Yagi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 号: 7 ページ: 072701-072701
  • DOI: 10.7567/jjap.53.072701
  • NAID: 210000144171
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Measurement of carbon dioxide concentration by fiber-loop ring-down spectroscopy for continuous remote measurement (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Shimizu and Hiroshi Noriyasu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 号: 11 ページ: 116601-116601
  • DOI: 10.7567/jjap.53.116601
  • NAID: 210000144603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Otto配置による強磁性金属/誘電体界面へのプラズモンの励起 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅津 沙緒里、貝原 輝則、安藤 健朗、矢後 佳貴、清水 大雅
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: 114 ページ: 189-194
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magneto-optical properties and size effect of ferromagnetic metal nanoparticles (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Kaihara, M.Mizuguchi, K.Takanashi, and H.Shimizu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 7R ページ: 073003-073003
  • DOI: 10.7567/jjap.52.073003
  • NAID: 210000142443
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semiconductor Optical Isolators for Integrated Optics (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE Optics and Photonics 2013: nanoScience 巻: 8813 ページ: 88132C-88132C
  • DOI: 10.1117/12.2023189
  • 査読あり
• [雑誌論文] 一方向発振半導体リングレーザの実現に向けたTEモード半導体光アイソレータの性能評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阪西祥平、坂東敬広、清水 大雅
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: 113 ページ: 81-84
• [雑誌論文] Characterization of Transverse Magneto-optic Kerr Effect in Ferromagnetic Metals for Semiconductor Optical Isolators (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Shimizu, Saori Umetsu, and Terunori Kaihara
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 2R ページ: 28006-28006
  • DOI: 10.7567/jjap.52.028006
  • 査読あり
• [雑誌論文] 半導体光アイソレータを用いたリングレーザの一方向発振化の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 薄葉哲史、阪西祥平、坂東敬広、岡崎大輔、清水大雅
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: 112 ページ: 77-80
  • NAID: 110009636674
• [雑誌論文] 非相反双安定半導体レーザの発振状態制御に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田澤耕明、上原啓史、石坂大介、清水大雅
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: 112 ページ: 81-86
  • NAID: 110009636690
• [学会発表] 積層型Si方向性結合器の設計と作製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本悠介, 貝原輝則, 清水大雅
  • 学会等名: 2016年春季 第63回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京工業大学 (東京都目黒区)
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] 電子ビーム蒸着と高圧水蒸気熱処理によるアモルファスシリコン薄膜の消光係数の低減 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山下 雄也, 清水 大雅, 鮫島 俊之
  • 学会等名: 集積光デバイスと応用技術時限研究専門委員会(IPDA)第3回研究会
  • 発表場所: 東レ総合研修センター (静岡県、三島市)
  • 年月日: 2016-03-03
• [学会発表] InP系曲げ導波路の作製と伝搬損失の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 右田温、八木友飛、 新田毅、清水大雅
  • 学会等名: 2015年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 東北大学 (宮城県、仙台市)
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 非相反結合を利用したプラズモン光アイソレータの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福田登、貝原輝則、山本悠介、清水大雅
  • 学会等名: 2015年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 東北大学 (宮城県、仙台市)
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] 強磁性金属・誘電体界面のOtto配置における表面プラズモンの励起 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安藤健朗、矢後佳貴、貝原輝則、清水大雅
  • 学会等名: 2015年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 東北大学 (宮城県、仙台市)
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] Dielectric-Loaded Magnetic and Nonmagnetic Plasmonic Waveguides on SOI Wafer (2015)
  • 著者名/発表者名: Terunori Kaihara, and Hiromasa Shimizu
  • 学会等名: The 11th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR 2015)
  • 発表場所: BEXCO国際会議場 (韓国、プサン)
  • 年月日: 2015-08-27
  • 国際学会
• [学会発表] Design of OpticalIsolators Utilizing Directional Coupling within Asymmetric Waveguides (2015)
  • 著者名/発表者名: Masashi Hosoda, Jo Sato, Danish Wahid, Takaya Hattori, and Hiromasa Shimizu
  • 学会等名: The 11th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR 2015)
  • 発表場所: BEXCO国際会議場 (韓国、プサン)
  • 年月日: 2015-08-27
  • 国際学会
• [学会発表] Integrated optical isolators using magnetic surface plasmon (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Shimizu, Terunori Kaihara, Saori Umetsu, and Masashi Hosoda
  • 学会等名: SPIE 2015 Optics+Photonics
  • 発表場所: サンディエゴ国際会議場 (米国、カリフォルニア州)
  • 年月日: 2015-08-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 非相反結合を利用したSi導波路プラズモン光アイソレータの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福田 登、梅津 沙緒里、貝原 輝則、清水 大雅
  • 学会等名: 2015年春季 第62回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学平塚キャンパス(神奈川県)
  • 年月日: 2015-03-11
• [学会発表] 非対称導波路の方向性結合を利用した導波路型光アイソレータの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 細田 昌志、佐藤 譲、ダニシュ アブドゥルワヒド、服部 貴也、清水 大雅
  • 学会等名: 2015年春季 第62回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学平塚キャンパス(神奈川県)
  • 年月日: 2015-03-11
• [学会発表] Otto配置による強磁性金属/誘電体界面へのプラズモンの励起 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅津 沙緒里、貝原 輝則、安藤 健朗、矢後 佳貴、清水 大雅
  • 学会等名: 電子情報通信学会 レーザ・量子エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 長崎歴史文化博物館(長崎県)
  • 年月日: 2014-10-31
• [学会発表] ATR法を用いた2層誘電体プラズモン導波路型光アイソレータの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安藤健朗，貝原輝則，清水大雅
  • 学会等名: 2014年秋季 第75回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] TEモード導波路光アイソレータの作製と評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 八木友飛，阪西祥平，坂東敬広，清水大雅
  • 学会等名: 2014年秋季 第75回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] Al2O3/SiO2/Fe構造の表面プラズモンによる磁気光学効果の増強 (2014)
  • 著者名/発表者名: 貝原輝則，安藤健朗，清水大雅
  • 学会等名: 2014年秋季 第75回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] Lamb方程式によるTEモード一方向発振リングレーザの動作解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂東敬広，八木友飛，清水大雅
  • 学会等名: 2014年秋季 第75回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] Double-Dielectric-Loaded Plasmonic Optical Isolator for Integration into Photonic Integrated Circuits (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kaihara, T. Ando, H. Shimizu, V. Zayets, H. Saito, K. Ando, and S. Yuasa
  • 学会等名: The 2014 International conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2014)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center(茨城県)
  • 年月日: 2014-09-10
• [学会発表] TEモード一方向発振リングレーザの理論とアイソレーションの予測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂東敬広、阪西祥平、八木友飛、清水大雅
  • 学会等名: 電子情報通信学会 光エレクトロニクス（OPE）研究会 4月研究会
  • 発表場所: リゾーピア熱海(静岡県)
  • 年月日: 2014-04-24
• [学会発表] TEモード受動型導波路 光アイソレータと曲げ導波路の作製と評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 八木友飛、阪西祥平、坂東敬広、清水大雅
  • 学会等名: 電子情報通信学会 光エレクトロニクス（OPE）研究会 4月研究会
  • 発表場所: リゾーピア熱海(静岡県)
  • 年月日: 2014-04-24
• [学会発表] 一方向発振半導体リングレーザのしきい値電流の予測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂東敬広、田澤耕明、薄葉哲史、阪西祥平、岡崎大輔、清水大雅
  • 学会等名: 2013年春季第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] 可飽和吸収体を集積した非相反半導体レーザにおける閾値電流とスロープ効率の変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石坂大介、田澤耕明、清水大雅
  • 学会等名: 2013年春季第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] Semiconductor Optical Isolators for Integrated Optics (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Shimizu
  • 学会等名: SPIE 2013 Optics+Photonics
  • 発表場所: サンディエゴ会議場（米国）
  • 招待講演
• [学会発表] 非相反損失に基づくTEモード一方向発振リングレーザの設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂東敬広、阪西祥平、清水大雅
  • 学会等名: 2013年秋季 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府）
• [学会発表] 半導体光アイソレータの消光比のデバイス構造依存性の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石坂大介、服部貴也、清水大雅
  • 学会等名: 2013年秋季 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府）
• [学会発表] Co/Al2O3/AlGaAs界面における表面プラズモンを用いた導波路型光アイソレータの設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 貝原輝則, 清水大雅, V. Zayets, 齋藤秀和, 安藤功兒, 湯浅新治
  • 学会等名: 2013年秋季 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府）
• [学会発表] A Design of Optical Isolator Utilizing Surface Plasmons in Co / Al2O3 / AlGaAs waveguides for Integration into Photonic Integrated Circuits (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kaihara, H. Shimizu, V. Zayets, H. Saito, K.Ando, and S. Yuasa
  • 学会等名: the 2013 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2013)
  • 発表場所: Hiton Fukuoka, Sea Hawk (福岡県)
• [学会発表] 一方向発振半導体リングレーザの実現に向けたTEモード半導体光アイソレータの性能評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阪西祥平、坂東敬広、清水 大雅
  • 学会等名: 電子情報通信学会 レーザ・量子エレクトロニクス研究会 10月研究会
  • 発表場所: 門司港・海峡ロマンホール(福岡県)
• [学会発表] Optical Isolator Utilizing Surface Plasmons in Ferromagnetic Metal / Double-dielectric Layers for Integration into Photonic Integrated Circuits (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kaihara, H. Shimizu, V. Zayets, H. Saito, K.Ando, and S. Yuasa
  • 学会等名: 第18回 半導体スピン工学の基礎と応用 PASPS-18
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス 基礎工学国際棟(大阪府)
• [学会発表] 光利得部と非相反伝搬部を分離した半導体光アイソレータの設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 服部貴也, 田澤耕明, 石坂大介, 清水大雅
  • 学会等名: 電通大・農工大第9回合同シンポジウム「ナノ未来材料とコヒーレント光科学」
  • 発表場所: 電気通信大学(東京都)
  • 年月日: 2012-12-15
• [学会発表] 半導体リングレーザにおける方向性結合器の設計としきい値電流の予測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂東敬広, 薄葉哲史, 阪西祚平, 岡崎大輔, 清水大雅
  • 学会等名: 電通大・農工大第9回合同シンポジウム「ナノ未来材料とコヒーレント光科学」
  • 発表場所: 電気通信大学(東京都)
  • 年月日: 2012-12-15
• [学会発表] 半導体光アイソレータを用いたリングレーザの一方向発振化の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 薄葉哲史、阪西祥平、坂東敬広、岡崎大輔、清水大雅
  • 学会等名: 電子情報通信学会 レーザ・量子エレクトロニクス研究
  • 発表場所: ホテルメリージュ(宮崎県)
  • 年月日: 2012-10-25
• [学会発表] 非相反双安定半導体レーザの発振状態制御に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田澤耕明、上原啓史、石坂大介、清水大雅
  • 学会等名: 電子情報通信学会 レーザ・量子エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: ホテルメリージュ(宮崎県)
  • 年月日: 2012-10-25
• [学会発表] Magnetically Controllable Hysteresis Loop in Semiconductor Nonreciprocal Bistable Lasers (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Uehara, K. Tazawa, and H. Shimizu
  • 学会等名: The 17th OptoElectronics and Communications Conference
  • 発表場所: プサン国際会議場(韓国)
  • 年月日: 2012-07-06
• [備考] 研究成果(発表論文)
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/theses1.html
• [備考] 研究成果（学会発表）
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/meeting_achieve1.html
• [備考] 研究成果（発表論文）
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/theses1.html
• [備考] 東京農工大学 新技術説明会
  • URL: http://shingi.jst.go.jp/abst/2014/tuat/program.html
• [備考] 論文一覧
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/theses1.html
• [備考] 招待講演・学会発表リスト
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/meeting_achieve1.html
• [備考] 雑誌論文リスト
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/thesesl.html
• [備考] 招待講演・学会発表リスト
  • URL: http://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/14/0001357/meeting_achievel.html