公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
本課題は、LSIテクノロジーの更なる進化に重要と期待されているSiベースの光LSIチップにおいて、不可欠な構成要素と思われるSiレーザやSi光増幅器を念頭に置いて、高Q値シリコン(Si)フォトニック結晶光ナノ共振器におけるラマン効果増強を実証することを目的とした。平成22年度は21年度に得られた成果を発展させて(1)ナノ共振器の動作波長を1.25μm以下まで拡大、(2)Q値に比例したラマン散乱光の増強を確認、(3)最高Q値を430万まで更新、(4)2つの高Q共振モードの周波数差をSiのラマンシフトである15.6THzに一致させる技術開発という4つの成果を得た。以下にその重要性と意義を記す。尚、主な論文発表は23年度に行ってゆくこととなる。(1)Siフォトニクスの応用範囲を広げていくには、様々な波長で動作するナノ共振器が必要である。21年度にQ値100万以上を持つナノ共振器の動作波長を1.55μmから、1.37μmまで短波化したが、それ以上の短波化は技術的に困難だった。今回、独自にSOI基板薄膜化プロセスを開発して、その動作波長域を1.25μmまで拡大することに成功した。測定の都合でこれ以上短波化した試料を調べられなかったが作製は可能と思われる。(2)Q値100万を持つSiナノ共振器からのストークスラマン散乱が、フォトニック結晶導波路を用いる場合に比べ4桁低い励起強度、2桁以上高い効率で起こることを観測した。また、この増強はQ値に比例することも確認した。更に、Siラマンレーザへの利用が期待される高次エネルギーモードからも散乱光を観測した。これらは、省電力Siラマンレーザ開発に繋がる成果である。(3)ナノ共振器におけるラマン効果増強に肝要となるナノ共振器の世界最高Q値をこれまでの360万から430万まで向上することに成功した。日本以外のグループで100万以上の報告はない。(4)ナノ共振器中の複数の高Qナノ共振モードの周波数差を15.6THzに拡げることに成功するとともに、周波数差の微徴技術を開発した。
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すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (23件) 備考 (1件)
Technical digest of CLEO/QELS 2011
機能材料
巻: 5月号 ページ: 19-25
Optics Express (Highlighted articles) 17
ページ: 18093-18102
日刊工業新聞2009年12月28日
http://www.nanosq.21c.osakafu-u.ac.jp/topics/release/2009/12_28.html
