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2015 年度 実施状況報告書

立体湾曲シリコン細線導波路の光伝搬制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K13983
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

吉田 知也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 主任研究員 (80462844)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードエレファントカプラ / シリコン細線導波路 / 立体湾曲シリコン導波路 / イオン注入
研究実績の概要

本研究では、シリコン導波路と光ファイバーや発光・受光素子との高効率で実装性に優れた光結合の実現を目指し、申請者独自の立体湾曲シリコン導波路(エレファントカプラ)技術を活用し、光学特性に優れた表面出射型のシリコン光結合器の創生を行う。本年度は、2年計画の第1年度として、下記の研究を行った。
エレファントカプラとシングルモード光ファイバーを高効率に光結合するためには、スポットサイズ拡大構造をエレファントカプラに組込む必要がある。そこで、テーパー構造を形成したシリコン導波路を立体湾曲加工する手法を検討した。実デバイスの作製を行い、エレファントカプラに組込まれたテーパー構造がスポットサイズを拡大することを明らかにした。
テーパー構造の付加によりスポットサイズを拡大したエレファントカプラで高効率光結合器を実現するためには、垂直方向に効率よく光を導く構造が必要になる。そこで、SiO2によるセカンドコア構造で効率向上を図る手法を検討した。ファーフィールドパターンの測定を行い、セカンドコア構造が結合効率向上に寄与することを明らかにした。
エレファントカプラの光結合評価を行うためには、ウェハの表面から光ファイバー等をアプローチできる測定系の構築が必要になる。そこでアクティブアライメントによる評価系の構築を検討した。実際に測定系を構築し、垂直方向からアクセスするレンズ付光ファイバーとの結合実験を実施した。
上記の成果を元に、エレファントカプラとレンズ付光ファイバーの結合実験を実施した結果、広帯域で平坦な波長特性の低結合損失(約2dB)を達成した。更に光ファイバーの結合角度依存性が小さいことも確認し、従来の回折格子型カプラでは達成が困難な画期的技術であることを実証した。本成果は第41回欧州光通信国際会議(ECOC2015)でポストデッドライン論文としてトップ採択され、国際的に大きな注目を集めた。

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

綿密な計画を立てて研究を推進しているので、概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

現在までほぼ計画通りに進行しているので、特に研究計画の変更は考えていない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Vertical silicon waveguide coupler bent by ion implantation2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, S. Tajima, R. Takei, M. Mori, N. Miura, Y. Sakakibara
    • 雑誌名

      OPTICS EXPRESS

      巻: 23 ページ: 29449-29456

    • DOI

      10.1364/OE.23.029449

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 立体湾曲型シリコン光導波路による低損失かつ低波長依存ファイバ垂直結合器の開発2016

    • 著者名/発表者名
      吉田知也、面田恵美子、渥美裕樹、田島渉吾、西孝、武井亮平、三浦登、森雅彦、榊原陽一
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-16
    • 招待講演
  • [学会発表] Vertically-Curved Waveguide Fabrication Using Ion Implantation Method for Vertical Coupling2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, R. Takei, S. Tajima, E. Omoda, N. Miura, M. Mori, Y. Sakakibara
    • 学会等名
      VICTORIES拠点シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-11-10 – 2015-11-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Elephant coupler: Vertically curved Si waveguide with wide and flat wavelength window insensitive to coupling angle2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, E. Omoda, Y. Atsumi, M. Mori, Y. Sakakibara
    • 学会等名
      41st European Conference on Optical Communication
    • 発表場所
      Valencia, Spain
    • 年月日
      2015-09-27 – 2015-10-01
    • 国際学会
  • [学会発表] シリコンフォトニクスと立体湾曲光導波路2015

    • 著者名/発表者名
      吉田知也、榊原陽一
    • 学会等名
      学振158委員会第107回研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-04-22 – 2015-04-22
    • 招待講演
  • [産業財産権] 薄膜部材の湾曲加工方法2016

    • 発明者名
      吉田知也、榊原陽一
    • 権利者名
      吉田知也、榊原陽一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-033779
    • 出願年月日
      2016-02-25

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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