| 研究課題/領域番号 |
16K18098
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
渥美 裕樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (30738068)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | シリコンフォトニクス / 液晶 / 配向制御 / マッハツェンダー干渉計 |
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| 研究実績の概要 |
シリコン光集積システムの高性能化に向けて、低消費電力かつ広帯域な光位相シフタの開発が求められている。我々はこれまで、大きな屈折率異方性を有し、かつ電界による配向制御が可能である液晶材料を、シリコン導波路上に集積した光位相制御デバイスの開発を進めてきた。その中で、液晶分子の初期配向状態は、デバイスの応答速度や位相変化量、駆動電圧を決定する重要な要因であることが分かっている。そこで本研究課題では、シリコン導波路の周りにナノサイズの溝配列を形成することで、液晶分子の初期配向を局所的に制御可能な技術の開発を行う。
本年度は、昨年度実証した局所配向技術を垂直電界駆動型(VA型)のマッハツェンダー光スイッチに応用した。マッハツェンダー光干渉計は２つに分岐したアーム導波路における光位相を制御することで、光信号の出力されるポートを切り替えることができる。しかし、昨年度まで開発した面方向電界駆動型(IPS型)では電極の取り回しが難しく、実現が困難であった。一方VA型にすることで、SOI基板のシリコン層と液晶材料を封止するためのガラス基板側に形成された電極との間で電圧印加ができ、電極の取り回しをシンプルにすることが可能となる。今回、両アームに形成した局所溝の方向を、それぞれ導波路に対し水平方向と垂直方向とすることで、両アーム上に一様電界を印加させても両アーム間に位相差を効率的に生じさせることができる技術を開発した。作製したデバイスは、印加電圧3~5.5Vの間でスイッチング動作を示し、それぞれの出力状態でのポート間クロストークは約20dBと良好な特性であった。また、立ち上がり、立下り応答速度は1.4および 1.1msecであった。今回開発した技術は、波長フィルタとして広く用いられるリング共振器への導入も可能であり、位相制御を動作原理とする様々な機能デバイスへの適用性が示された。
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| 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
当初の計画通り、機能デバイスへの技術応用し、測定評価を通じて良好な結果が得られた。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度は、波長フィルタとして用いられるマイクロリング共振器への技術導入を図る。また、溝配列の寸法や方向によるデバイス性能への影響を精査する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度得られた成果を、翌年度に国際学会、学術論文誌にて研究成果発表を行う予定であり、その経費として予算繰り越しを行った。
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