| 研究課題/領域番号 |
15J11774
|
|---|
| 研究機関 | 東京工業大学 |
|---|
研究代表者 |
鈴木 純一 東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2015-04-24 – 2018-03-31
|
| キーワード | 半導体レーザ / シリコンフォトニクス / ウェハ直接接合 / III-V/Siハイブリッド集積 / AlInAs酸化狭窄 |
|---|
| 研究実績の概要 |
大容量通信への需要と消費電力問題に対応するためには、通信処理のコア部品となる光ルータ・光送受信器の送受信大容量化・低消費電力化が急務であり、低消費電力化のためには集積化が必要となる。本研究では、シリコン上にIII-V族化合物半導体を直接貼り付けるIII-V/Siハイブリッド集積光回路の実現を目指す。現状、III-V/Siハイブリッド光回路の基本素子となるハイブリッドレーザは、従来のIII-V族化合物半導体ベースのレーザに比べて性能が劣るため、初期段階として高効率ハイブリッドレーザの実現を目指す。そしてCバンド帯をカバーする超狭線幅高効率波長可変レーザの実現、デジタルコヒーレントトランシーバの実現を達成し、狭線幅100 kHzを切る位相安定性の高いレーザ光源と、デジタルコヒーレント通信に向けた高速位相変調送受信器の一体集積を最終目的とする。
本研究ではIII-V/SOIハイブリッド集積による波長可変光源の研究に取り組み、本年度はハイブリッドレーザへのAlInAs電流狭窄構造導入を目標として、以下の研究成果を挙げた
(1)AlInAs酸化電流狭窄層の導入に向け、酸化プロセス時に必要とされる500°C近い高温加熱がSOI上III-V族活性層の発光効率に与える影響を明らかにした。
(2)AlInAs酸化狭窄構造をレーザに導入し、AlInAs酸化狭窄構造を有するハイブリッドファブリペローレーザにおいて初めての室温パルス発振を得た。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
III-V/SOIハイブリッド光集積回路用光源としては高効率動作が可能なSOI上集積レーザの作製に取り組み、高効率動作が可能となるAlInAs電流狭窄構造をハイブリッドレーザへ導入することに成功した。
導入にあたり、熱酸化処理におけるSOI上III-V族化合物半導体の評価を行い、高温加熱の影響が起きないことの確認も同時に行った。
作製したAlInAs酸化狭窄構造を有するハイブリッドファブリペローレーザにおいてはしきい値電流50mA、外部微分量子効率11%/facetの室温パルス発振を得た。電流電圧特性の改善と熱放出構造の導入により内部量子効率向上が見込まれ、しきい値電流の低減と外部微分量子効率の向上が期待できる。
AlInAs酸化狭窄構造導入により、光閉じ込め係数の向上と無効電流の削減が達成され、SOI上であってもIII-V族化合物半導体のみのレーザに匹敵する高効率動作が可能であることを示すことができ、最終目標である光回路実現に向けて重要となるSiプラットフォーム上の高効率光源実現が見込まれる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
酸化狭窄構造はファブリペローレーザへの導入にとどまっており、Si導波路との結合は実現されていないため、リング共振器型レーザへの狭窄構造導入を行う。また、SOIウェハが有するBOX層が引き起こす熱放出効率悪化の解決のため、BOX層を貫く金属構造を形成し、レーザの室温連続発振を目指す。
これらを組み合わせ、Si導波路と結合する高効率かつ室温連続駆動するハイブリッドレーザの実現を目指す。
Si導波路との結合ができると、ハイブリッドレーザと他のSi導波路素子の一体集積が可能となり、最終目標にむけたワンチップ光回路の実現が期待できる。
|
