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2021 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, 大学院工学研究科, 教授 (90403170)

研究分担者 森藤 正人  大阪大学, 大学院工学研究科, 招へい准教授 (00230144)
梶井 博武  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00324814)
丸田 章博  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (40252613)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード光インターコネクト / フォトニック結晶レーザ
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った。
従来の光導波路の帯域は凡そ10nmと不十分であった。本研究では、狭帯域の原因を原理から議論を重ねてつきとめることにより、ボトルネックを解消した。具体的には、シミュレーションに基づいて、光導波路の帯域を凡そ2倍の20nmに拡大できる直交格子フォトニック結晶導波 OLW(Orthogonal Lattice photonic crystal Waveguide)と呼ぶ新しい光導波路を提案した。また、新構造光導波路OLWを有するフォトニック結晶レーザのプロセス技術を確立して、実際にレーザを試作してOLWの帯域が設計値どおりであることを確認した。
尚、本研究では、正確な光学測定を行うために、光導波路の端部をドライエッチングで作製した。そのためのプロセス技術も新規に開発した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2023 2022 2021 2019 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Investigating wavelength bandwidth of orthogonal lattice waveguide for circular defect in two-dimensional photonic crystal (CirD) lasers2023

    • 著者名/発表者名
      Zuo Rubing、Hirata Shotaro、Aomori Shota、Morita Masaya、Ye Hanqiao、Kajii Hirotake、Morifuji Masato、Maruta Akihiro、Kondow Masahiko
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 62 ページ: 022002~022002

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acb57d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Advanced dry etching of GaAs/AlGaAs multilayer wafer with InAs quantum dot for circular defect in photonic crystal laser2023

    • 著者名/発表者名
      Adachi Yuki、Xiong Yifan、Ye Hanqiao、Zuo Rubing、Morita Masaya、Kaichi Kenta、Kinoshita Ryosei、Morifuji Masato、Maruta Akihiro、Kajii Hirotake、Kondow Masahiko
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 20 ページ: 2023054~2023054

    • DOI

      10.1587/elex.20.20230054

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical investigation on communication bandwidth of an orthogonal symmetry-based photonic crystal waveguide for wavelength division multiplexing2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Takuya、Morifuji Masato、Kajii Hirotake、Kondow Masahiko
    • 雑誌名

      Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications

      巻: 43 ページ: 100892~100892

    • DOI

      10.1016/j.photonics.2020.100892

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Analysis on Operation Speed of the Circular Defect in 2D Photonic Crystal (CirD) Laser2021

    • 著者名/発表者名
      Ye Hanqiao、Nishimura Tomoya、Xiong Yifan、Yamaguchi Takuya、Morifuji Masato、Kajii Hirotake、Kondow Masahiko
    • 雑誌名

      physica status solidi (a)

      巻: 218 ページ: 2000411~2000411

    • DOI

      10.1002/pssa.202000411

    • 査読あり
  • [学会発表] 新たな光出力導波路を有する CirD レーザの光学特性に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      武藤 広高、鶏内 健太、足立 雄紀、佐田 一生、森藤 正人、梶井 博武、丸田 章博、近藤 正彦
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演
  • [学会発表] 上下空気クラッド層の直交格子導波路をもつAlOxクラッドCirDレーザに関する実験的研究2023

    • 著者名/発表者名
      馬路 倫太朗、森田 雅也、森藤 正人、梶井 博武、丸田 章博、近藤 正彦
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演
  • [学会発表] Bandwidth Evaluation of Orthogonal Lattice Waveguide (OLW) for Circular Defect in Photonic Crystal (CirD) Lasers2022

    • 著者名/発表者名
      Masaya Morita, Shotaro Hirata, Takuya Higuchi, Kenta Kaichi, Rubing Zuo, Hanqiao Ye, Hirotake Kajii, Masato Morifuji, Akihiro Maruta, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      The 15th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Advanced Dry Etching of GaAs/AlGaAs Multilayer Wafer for Circular Defect in Photonic Crystal (CirD) Laser2022

    • 著者名/発表者名
      Hanqiao Ye, Yifan Xiong, Rubing Zuo, Masaya Morita, Kenta Kaichi, Akihiro Maruta, Hirotake Kajii, Masato Morifuji, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      The 15th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] A New Method for Measuring AlGaOx Oxidation Width of Circular Defect in 2D Photonic Crystal (CirD) Laser2022

    • 著者名/発表者名
      Rubing Zuo, Shunsuke Miyazaki, Ryosei Kinoshita, Hanqiao Ye, Masaya Morita, Kenta Kaichi, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, Akihiro Maruta and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      The 15th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of Photonic Crystal Laser With Low Q-factor Suitable for High-speed Operation2022

    • 著者名/発表者名
      Hanqiao Ye, Rubing Zuo, Kenta Kaichi, Yu Obikane, Akihiro maruta, Hirotake Kajii, Masato Morifuji, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      The 28th International Semiconductor Laser Conference (ISLC 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Laser characteristics of Circular Defect in 2D photonic crystal (CirD) laser with semicircular output port2022

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kaichi, Shota Aomori, Issei Sada, Rubing Zuo, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, Akihiro Maruta, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      The 28th International Semiconductor Laser Conference (ISLC 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] CirDレーザに向けたAlOx酸化幅の新評価方法2022

    • 著者名/発表者名
      左 如氷, 宮崎 駿輔, 木下 諒星, 森藤 正人,梶井 博武, 丸田 章博, 近藤 正彦
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] フォトニック結晶円形CirD共振器と導波路の結合におけ る出力方向性制御の研究2022

    • 著者名/発表者名
      東蒼馬, 森藤正人, 梶井博武, 丸田章博, 近藤正彦
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 半円型出力ポートを有するCirdレーザの光学特性に関す る研究 (Ⅰ)2022

    • 著者名/発表者名
      佐田 一生, 鶏内 健太, 青盛 翔太, 森藤 正人, 梶井 博武, 丸太 章博, 近藤 正彦
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 半円型出力ポートを有するCirdレーザの光学特性に関す る研究 (II)2022

    • 著者名/発表者名
      鶏内 健太, 青盛 翔太, 佐田 一生, 森藤 正人, 梶井 博武, 丸田 章博, 近藤 正彦
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 有端直交格子導波路を有するCirDレーザの光学特性に関する理論的研究2022

    • 著者名/発表者名
      佐田 一生, 鶏内 健太, 青盛 翔太, 森藤 正人, 梶井 博武, 丸太 章博, 近藤 正彦
    • 学会等名
      第83回応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] CirD共振器と導波路の結合における出力方向性制御の理論的研究2022

    • 著者名/発表者名
      東 蒼馬, 森藤 正人, 博武 梶井, 章博 丸田, 近藤 正彦
    • 学会等名
      第83回応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] 直交格子導波路を有する半円型出力ポート付CirDレーザの光学特性に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      鶏内 健太, 青盛 翔太, 佐田 一生, 左 如氷, 足立 雄紀, 木下 諒星, 森藤 正人, 梶井 博武, 丸田 章博, 近藤 正彦
    • 学会等名
      第83回応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] 直交格子導波路をもつフォトニック結晶レーザの波長帯域に関する実験的研究2022

    • 著者名/発表者名
      森田 雅也, 平田 翔太郎, 鶏内 健太, 左 如氷, 木下 諒星, 足立 雄紀, 森藤 正人, 梶井 博武, 丸田 章博, 近藤 正彦
    • 学会等名
      第83回応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] Theoretical Study on Optical Properties of CirD Lasers having Orthogonal Lattice waveguide with edge2022

    • 著者名/発表者名
      Issei Sada, Kenta Kaichi, Shota Aomori, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, Akihiro Maruta, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      IEICE Photonic Device Workshop 2022
  • [学会発表] Control of light output direction from a CirD (CircularDefect in 2D photonic crystal) cavity to a waveguide in photonic crystal2022

    • 著者名/発表者名
      Soma Higashi, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, Akihiro Maruta, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      IEICE Photonic Device Workshop 2022
  • [学会発表] High Speed Characteristics Analysis of Circular Defect In Photonic Crystal (CirD) Laser2021

    • 著者名/発表者名
      Hanqiao Ye, Tomoya Nishimura, Takuya Yamaguchi, Yifan Xiong, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, and Masahiko Kondow
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2021 (CSW-2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Circular Defect in Photonic Crystal (CirD) Laser for Intra-chip Optical Interconnects2021

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Kondow, Yifan Xiong, Hanqiao Ye, Masato Morifuji, Hirotake Kajii, and Akihiro Maruta
    • 学会等名
      European Lasers, Photonics and Optics Technologies Summit (ELOS-2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Light Extraction Structure of CirD (Circular Defect in 2D photonic crystal) Laser2021

    • 著者名/発表者名
      S. Aomori, K. Kaichi, I. Sada, M. Morifuji, H. Kajii, A. Maruta, M. Kondow
    • 学会等名
      40th Electronic Materials Symposium (EMS-40)
  • [学会発表] 円形欠陥共振器およびメサ型導波路を有するフォトニッ ク結晶レーザの光学特性に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      森田 雅也, 羽倉 孝太朗, 森藤 正人, 梶井 博武, 丸田 章博, 近藤 正彦
    • 学会等名
      第82回応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] 円形欠陥共振器フォトニック結晶レーザ構造の オゾンク リーニングによる電気特性改善2021

    • 著者名/発表者名
      宮崎 駿輔, 左 如氷, 葉 漢, 森藤 正人, 梶井 博武, 丸田 章博, 近藤 正彦
    • 学会等名
      第82回応用物理学会 秋季学術講演会
  • [備考] 大阪大学 大学院工学研究科 電気電子情報通信工学専攻 量子情報エレクトロニクス部門 近藤研究室

    • URL

      http://www.e3.eei.eng.osaka-u.ac.jp/index.html

  • [産業財産権] 光集積回路および集積回路2019

    • 発明者名
      近藤正彦、森藤正人、宮本雄次
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      7019220

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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