フォトニックネットワークに向けた超高機能モノリシック光集積回路の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11355016
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中野 義昭 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50183885)
• 研究分担者: 安井 直彦 富山県立大学, 教授
• キーワード: 半導体光集積回路 / モノリシック光集積 / 選択成長 / MOVPE / マッハツェンダー干渉計 / MMlカプラ / 光波長変換 / 光スイッチング

研究概要

1.能動/受動集積に向けた有機金属気相エピタキシャル(MOVPE)選択成長のメカニズム解明:モノリシック光集積回路作製の基本となるMOVPE選択成長につき,InPおよびGaAsの選択成長膜厚プロファイルを実験から求め,これと2次元シミュレーションを比較することにより,付着確率や拡散係数など重要なパラメータを抽出・決定した.これらを用いれば,選択成長のシミュレーションが行えるので,光集積回路マスクの計算機支援設計が可能となる.
2.選択成長と多モード干渉デバイスに基づく集積型全光スイッチ回路の設計と作製:電子回路の速度限界を超えるために,光による制御が可能な「全光スイッチ」が求められている.ここでは,前項のMOVPE選択成長を利用して,lnP基板上に半導体光アンプと多モード干渉(MMI)カプラ,入出力導波路を集積化し,全光スイッチ回路を試作した.光・光スイッチング実験において消光比改善を達成したので,現在高速動作実証実験を準備している.
3.光集積回路を超小型化する90度光路変換導波路素子の解析と試作:曲線光導波路の曲率半径を小さくできないことが,光集積回路の小型化を阻む一大要因である.ここでは,光路を90度転換する全反射型導波路ミラーの解析を時間領域有限差分法により行い,曲げに起因する損失を最小化する設計を行った.次に,ウェットエッチングまたはECR反応性イオンエッチングにより導波路ミラーを実際に試作し,光学特性を評価した.
4.電界吸収型(EA)光変調器における光誘起屈折率変化を利用した波長変換光回路:EA光変調器に生じる光誘起屈折率変化が偏光依存性を有することを利用して,EA変調器と偏光子からなる極めて簡単な構成で全光波長変化が行えることを実験的に示した.また,EA光変調器を方向性結合配置した新たな全光波長変換回路を提案し,その動作特性の数値解析を行った.

研究成果

• [文献書誌] Xueliang Song: "InGaAsP/InP monolithic SOA Mach-Zehnder interferometer optical switches fabricated entirely by selective area MOVPE"Proceedings of the Tenth European Conference on lntegrated Optics. WeA3.4. 102-105 (2001)
• [文献書誌] ニロ尚樹: "MOVPE選択成長によるSOA集積マッハ・ツェンダ干渉計型全光スイッチ(SOA-Integ rated Mach-Zehnder Interferometer All-Optical Switch by Selective Area MOVPE)"電子情報通信学会技術研究報告(光スイッチング研究会). PS2001-8. 39-44 (2001)
• [文献書誌] Naoki Futakuchi: "Fabrication of lnGaAsP/lnP Mach-Zehnder interferometer otpical amplifier switches by metalorganic vapor phase selective area epitaxy"Conference Proceedings, 13th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM '01). FB1-4. 583-586 (2001)
• [文献書誌] 二口尚樹: "モノリシック光集積回路に向けたMOVPE選択成長技術と,その全光スイッチ回路への応用"電子情報通信学会技術研究報告(光エレクトロニクス研究会). OPE2001-6. 31-36 (2001)
• [文献書誌] Masaki Kato: "Wavelength conversion using polarization dependence of photo-induced refractive index change in an MQW-EA modulator"Technical Digest, Topical Meeting on Integrated Photonics Research. IMG5. 91-93 (2001)
• [文献書誌] Masaki Kato: "Wavelength and material dependence of photo-induced phase shift in multiple-quantum-well electro-absorption modulators"Conf. Proc., the Sixth Optoelectronics and Comm. Conf./the 13th International Conf. on Integrated Optics and Optical Fiber Communication. THL6. 591-592 (2001)
• [文献書誌] 呉豪振: "InGaAsPエピタキシャル成長3次元シミュレーション"化学工学会「神奈川大会」構演要旨集(横浜国立大学). B206. (2001)
• [文献書誌] 加藤正樹: "MQW-EA変調器における光誘起屈折率変化の偏光依存性を用いた波長変換(Wavelength conversion using polarization-dependence of photo-induced refractive index change in an MQW-EA modulator)"第62回応用物理学会学術講演会(愛知工業大学). 13p-Y-13. (2001)
• [文献書誌] Yoshiaki Nakano: "(Invited Paper) Semiconductor photonic devices for optical WDM and TDM communications"Optoelectronics, Materials, and Devices for Communications (Part of SPIE's Asia-Pacific Optical and Wireless Communications Conf., APOC'O1). 4580-05. (2001)
• [文献書誌] 加藤正樹: "MQW-EA変調器における光誘起屈折率変化を利用した全光デバイスの特性(Device characteristics of all-optical device using photo-induced refractive index change in an MQW-EA modulator)"電子情報通信学会技術研究報告(光スイッチング研究会, NS共催). PS2001-62. 157-162 (2001)
• [文献書誌] 安井直彦: "時間ジャンパを用いた可変多重分離時分割光交換方式の双方向通語路構成法(Both-way configuration of variable mux/demux time division photonic switching fabric using time jumper)"電子情報通信学会論文誌B. J85-B・1. 31-42 (2002)
• [文献書誌] Masaki Kato: "Wavelength convertion using polarization dependence of photo-induced phase shift in an InGaAsP MQW-EA modulator"Technical Digest, Conf. on Optical Fiber Communication. (採録決定済み). (2002)
• [文献書誌] Xueliang Song: "Total reflection waveguide mirror for compact photonic integrated circuit -simulation and fabrication"電子情報通信学会総合大会(早稲田大学)講演論文集採録決定済み. (2002)
• [文献書誌] 宋学良: "FDTD法による全反射型導波路ミラーの解析とその試作(Simulation of total reflection waveguide mirror using FDTD method and its fabrication)"第49回応用物理学関係連合講演会(東海大学). (発表予定). (2002)
• [文献書誌] Nutchai Sroymadee: "All-optical wavelength converter based on directional coupler with electro-absorption and exciton effect"14th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials(IPRM '02). (採録決定済み). (2002)