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2019 年度 実績報告書

超高伝送密度光インターネットの実現に向けたフォトニック結晶光導波路の研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H02198
研究機関大阪大学

研究代表者

近藤 正彦  大阪大学, 工学研究科, 教授 (90403170)

研究分担者 森藤 正人  大阪大学, 工学研究科, 助教 (00230144)
梶井 博武  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (00324814)
丸田 章博  大阪大学, 工学研究科, 教授 (40252613)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード電子デバイス・機器
研究実績の概要

現在、フォトニクスが、インターネット社会を支えている。しかし、実際に、信号処理を行っているのは電子機器であり、フォトニクスは、単に情報の伝送を行っているのみである。光は高速で無限の可能性を有するイメージを与えるが、光インターコネクト(光装置間伝送)が近い将来ICT社会のアキレス腱となる可能性が高い。光インターコネクト用光モジュールは、要求仕様の緩い幹線系光通信の技術を転用して実現されてきたが、このアプローチは限界に達しており、発想の転換が必要である。研究代表者達は、究極の光モジュールを作製して、そこから光インターコネクトへ展開しようとしている。我々は、これまで上記モジュールの実現性を実証してきた。その中で分かったことは、意外にも他の報告例からして簡単であろうと当初考えていた入出力各1本の光導波路がボトルネックになることである。
本研究の目的は、この光導波路のボトルネック問題を解消することである。具体的には、現状の光導波路の帯域が凡そ10nmと不十分な原因を、原理から議論を重ねて、ボトルネックをブレークスルーする。
本研究は、以下の3つの小課題を有している。【課題1】光導波路の設計 【課題2】光導波路を有するPhotonic Crystal (PhC)-Laser Diode (LD) の試作とそのためのプロセス開発 【課題3】光導波路を有するPhC-LDの高速評価
本年度は、初年度であり【課題1】および【課題2】を中心に取り組んだ。【課題3】においても、進められる部分は先取りして行った。

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

直交格子フォトニック結晶導波路OLW(Orthogonal Lattice photonic crystal Waveguide)と呼ぶ新しい光導波路を提案した。種々の計算方法を駆使して、OLWの光学特性をシミュレーションで予測した。その結果、光導波路の帯域が20 nm以上あり、また光の伝搬損失も十分小さく、優れた光導波路構造であるとの結論を得た。次に、開発する光モジュールでの最適構造を求めた。
OLWの作製プロセスは、PhC-LDの作製プロセスとほぼ同様で親和性が高いことも利点の一つである。
実際にOLWを有するPhC-LDを試作したが、大きな問題点は無かった。

今後の研究の推進方策

今後の進展方策であるが、OLWを試作できる様になったので、光学測定を行い、シミュレーションで予測した特性を確認する。予測と測定結果に齟齬が生じる場合、シミュレーションにフィードバックを掛けて齟齬の低減を図る。また、実際にPhC-LDを作製して、その効果を確認する。更に、試作したOLWを有するPhC-LDの高速測定を行うための、プロセスや治具の開発を行い、【課題3】光導波路を有するPhC-LDの高速評価に繋げていく。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019

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) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Photonic Crystal Circular Defect (CirD) Laser2019

    • 著者名/発表者名
      Yifan Xiong, Hanqiao Ye, Takuma Umeda, Shun Mizoguchi, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, Akihiro Maruta and Masahiko Kondow
    • 雑誌名

      Photonics

      巻: 6 ページ: 54-1, 54-14

    • DOI

      10.3390/photonics6020054

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Transmission Characteristics of a Novel Waveguide Structure for Wavelength Division Multiplexing2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Yamaguchi, Takahiro Horiba, Masato Morifuji, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] CirD photonic crystal laser with high mesa waveguide for light output2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kondow, T. Yamaguchi, Y. Xiong, T. Umeda, M. Morifuji, H. Kajii, and A. Maruta
    • 学会等名
      2019 Collaborative Conference on Materials Research
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of Circular Defect Photonic Crystal Laser by Dry Etching2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Mizoguchi, Yifan Xiong, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, Akihiro Maruta, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      Asia Pacific Society for Materials Research 2019 Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] High frequency characteristics analysis of photonic crystal circular defect laser2019

    • 著者名/発表者名
      Hanqiao Ye, Tomoya Nishimura, Takuya Yamaguchi, Yifan XIiong, Masoato Morifuji, Hirotake Kajii, Masahiko Kondow
    • 学会等名
      Asia Pacific Society for Materials Research 2019 Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Photonic Crystal Circular Defect (CirD) Laser for Intra-chip Optical Interconnections2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Kondow, Yifan Xiong, Hanqiao Ye, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, and Akihiro Maruta
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Nanotechnology and Nanomaterials 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] フォトニック結晶円形欠陥レーザの高速動作解析2019

    • 著者名/発表者名
      葉 漢橋, 西村智也, 熊 一帆, 山口拓也, 森藤正人, 梶井博武, 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] フォトニック結晶円形欠陥レーザダイオード構造への電流注入に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯亮太, 熊 一帆, 小暮崇史, 梶井博武, 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] フォトニック結晶円形欠陥レーザ作製を目指したpnヘテロ構造へのSiO2 絶縁層形成の検討2019

    • 著者名/発表者名
      小暮崇史, 佐伯亮太, 叢 宵龍, 熊 一帆, 梶井博武, 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] フォトニック結晶円形欠陥レーザ構造のICPドライエッチングによる作製2019

    • 著者名/発表者名
      溝口舜, 熊 一帆, 森藤正人, 梶井博武, 丸田章博, 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] 直交格子フォトニック結晶導波路の導波周波数と伝搬損失2019

    • 著者名/発表者名
      山口拓也, 森藤正人, 梶井博武, 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] 波長多重通信に向けたフォトニック結晶における直交格子導波路の作製2019

    • 著者名/発表者名
      樋口拓也, 熊 一帆, 山口拓也, 森藤正人, 梶井博武, 近藤正彦
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] Fabrication of photonic crystal laser structure with output high-mesa waveguide2019

    • 著者名/発表者名
      K.Hagura, T.Yamaguchi, Y.xiong, M. Morifuji, H.Kajii and M. Kondow
    • 学会等名
      The 38th Electronic Materials Symposium
  • [学会発表] Selective etching of GaAs core layer with embedded InAs quantum dot layer towards photonic crystal laser fabrication2019

    • 著者名/発表者名
      T. Okunaga, Y. Xiong, M. Morifuji, H. Kajii and M. Kondow
    • 学会等名
      The 38th Electronic Materials Symposium
  • [学会発表] Selective dry etching of GaAs/AlOx with photonic crystal structure for wavelength division multiplexing2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Xiong, Y. Tani, X. Cong, M. Morifuji, M. Uemukai, H. Kajii, A. Maruta and M. Kondow
    • 学会等名
      The 38th Electronic Materials Symposium
  • [学会発表] メサ型導波路を用いた, フォトニック結晶導波路からの光取り出し効率向上の試み2019

    • 著者名/発表者名
      羽倉孝太朗, 山口拓也, 中原啓祐, 梶井博武, 森藤正人, 近藤正彦
    • 学会等名
      令和元年 電子関係学会関西連合大会
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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