多モード干渉カプラと半導体能動デバイスによる光スイッチング集積回路

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08555082
• 応募区分: 試験
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中野 義昭 東京大学, 工学系研究科, 助教授 (50183885)
• 研究分担者: 松永 亨 NTTネットワークサービスシステム研究所, 主幹研究員
• キーワード: 多モード干渉カプラ / MMIカプラ / 光集積回路 / 半導体 / 光スイッチング / 光ゲート / MOVPE / 面積選択成長

研究概要

1)MMIカプラ解析用ソフトウェアツールMosimulの開発:多モード干渉(MMI)カプラの動作特性解析と設計を行うためのシミュレーションソフトウェアを,固有多モード展開法に基づいて開発し,これをMosimulと命名した.これを利用して,入射導波路をMMIカプラへ広角で結合した場合の特性を研究し,光集積回路上のコンパクトなベンディングデバイスとして利用可能であることを示した.
2)MMIカプラ半導体光スイッチングデバイスの波長多重光交換への適用可能性:本研究の光スイッチングデバイスが光交換に適用された場合に,どの程度のメリットが生じ得るかを検討し,従来に比べ30dB以上の損失の改善が図られることがわかった.温度制御もユニット全体で一つあれば十分であり,素子間のアライメントも不要になる.ここでは,メリットが特に大きいと考えられる1×4MMIカプラと光アンプ/ゲートアレイの集積化素子をターゲットとして試作を行うこととした.
3)OMVPE面積選択成長実験:能動素子,受動素子一括形成のための面積選択有機金属気相エピタキシ(OMVPE)の成長条件を研究した.成長領域幅を導波路面である2μmに固定し,酸化膜マスク幅を2μmから50μmまで変化させて,InP,InGaAsおよびInGaAsPをエピタキシャル成長した.その結果,酸化膜マスク幅によって成長レートを一桁程度変化させられること,また特にInGaAs成長において,マスク幅に応じてバンドギャップ波長を最大270nmも変えられることが明らかになった.量子サイズ効果と組み合わせれば,波長シフトをさらに大きくすることができ,能動/受動素子一括形成に十分適用できる.現在,選択成長により形成されたInGaAs/InPダブルヘテロダイオード構造導波路の伝搬損失と,エレクトロルミネッセンスの測定評価を行っている.

研究成果

• [文献書誌] Martin Bouda: "Canphotonic Swltching systems benefit from monolithic integration of Semiconductor optoelectronic derices?" Tech.Digest,International Topical Meeting on Photonicsin Switching(PS′96). PWC20. 124-125 (1996)
• [文献書誌] Yi Luo: "A novel monolithically integrated device Composed of MOW GaAlAs/GaAs gain-coupled DFB/aser and electro-absorption modulator" Chinese Journal of Semiconductors. 17. 347-352 (1996)
• [文献書誌] Yoshiaki Nakano: "(Invited paper)Recent progress in Semiconductor gain-coupled DFB laser research" Tech.Digest.Conf.on Lasers and Electro-Optics(CLEO′96). CTuC1. 76-77 (1996)
• [文献書誌] Yi Luo: "Fabrication of gain-coupled DFB Semiconductor laser and its lntegration with electroabsorption modulator" Tech.Digest,25th General Assembly of the International Union of Radio Science. D7・7. 192 (1996)
• [文献書誌] Yoshiaki Nakano: "(Invited paper)Semiconductor Photonic devices and their integration" Proc.of Photonics Conference′96. II-1. 3-4 (1996)
• [文献書誌] Martin Bouda: "Extremely large in-plane bandgap shifts by MOVPE selective area glowth using TBA and TBP" to be published in Tech.Digest,Eighth Earopean Conf.on Integrated Optics(ECIO′97). EThH1. (1997)
• [文献書誌] Martin Bouda: "Wide-angle coupling to multi-mode interference devices-a novel concept for compacting photonic integrated Circuits" to be published in IEICE Trans.on Electronics. E80-C. (1997)
• [文献書誌] Shinya Sudo: "In-situ monitoring of arsenic -phosphorus exchange in MOVPE growth of InGaAs/InP quantum wells by kinetic ellipsometry" to be published in Conf.Proc.Ninth International Conf. on Indium Phosphide and Related Materials(IPRM′97). TuB2. (1997)