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2011 年度 実績報告書

ディジタルフォトニクス-光エレクトロニクスのパラダイムシフト

研究課題

研究課題/領域番号 20226008
研究機関東京大学

研究代表者

中野 義昭  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (50183885)

研究分担者 杉山 正和  東京大学, 工学系研究科, 准教授 (90323534)
種村 拓夫  東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (90447425)
肥後 昭男  東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (60451895)
久保田 雅則  東京大学, 工学系研究科, 助教 (80447424)
キーワード半導体デバイス / 半導体光集積回路 / 全光論理ゲート / 全光フリップフロップ / 非相反光デバイス
研究概要

(1)G2光スイッチングデバイス:昨年度までに開発したInPフェーズドアレイ型1xNマトリックス光スイッチのNxN化に向けた基礎設計とフォトマスク作製を行うとともに,新たなタイプの光スイッチの研究を行った.特に,ビーム偏向型1xN光スイッチの提案と,性能シミュレーションを行い,クロストークを低減する素子構造を見出した.さらに,フェーズドアレイ型光スイッチの出力側を,45度ミラーで空間中に折り返し,3次元で光偏向を行う新たな光スイッチに関しても研究に着手し,InP導波路の45度立体ミラー形成用エッチング技術を開発した,
(2)G2全光フリップフロップデバイス:素子の光クロック動作を可能にするため,結合モード分布ブラッグ反射鏡(DBR)レーザ構造を有する素子を提案し,動作特性シミュレーションを行った.その結果,所望の全光クロック動作が可能であること,出力光の緩和振動を低減できること,等が明らかになった.解析結果に基づいて,実素子の設計を完了し,試作を行っている.(3)G2非相反光デバイス:電力消費を伴わない非相反光デバイスを実現するため,導波路型の光偏波コンバータの開発を行っている.特に,構造の簡単な非対称光導波路で偏波変換を行うことに取り組み(特許出願済み),各種のエッチング技術を駆使してInP非対称光導波路を実際に作製し,所望の偏波変換特性の得られていることを確認した.
(4)デジタル光集積回路の開発:昨年度に引き続き,InP光スイッチと石英系光回路をハイブリッド実装したコンパクトな光バッファ集積回路を開発した.これにより,可変遅延時間幅が格段に広がった.
(5)シリコン基板上集積技術の開発;低損失の3次元スポットサイズコンバータをシリコン光導波路で実現するとともに,InP系活性層をシリコンリブ導波路にプラズマ援用ウェーハ接合で集積し,電流注入ファブリーベロー発振に成功した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初は計画していなかった大規模な集積光バッファメモリの試作開発にも成功したため,当初計画以上に進展したと言える.

今後の研究の推進方策

これまでの研究で,全光順序論理演算用メモリには全光フリップフロップを,大きな容量のバッファメモリには,集積遅延線を用いるのが現実的であることが明らかになってきたので,今後はこの方針に従って回路設計を行ってゆく方針である.

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (16件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Design and simulation of InP 1xN planar optical switch based on beam deflection2012

    • 著者名/発表者名
      Sooheuk Che, Yoshiaki Nakano
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E95-C ページ: 213-217

    • 査読あり
  • [雑誌論文] All-optical flip-flop based on coupled-mode DBR laser diode for optically clocked operation2012

    • 著者名/発表者名
      Masaru Zaitsu, Yoshiaki Nakano
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E95-C ページ: 218-223

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monolithically integrated low-loss three-dimensional spot-size converter and silicon photonic waveguides constructed by nanotuned Bosch process and oxidation2011

    • 著者名/発表者名
      Ling-Han Li, Yoshiaki Nakano
    • 雑誌名

      Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS

      巻: vol.10 ページ: 023002-1-7

    • DOI

      10.1117/1.3574143

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Integrated phased-array switches for large-scale photonic routing on chip2011

    • 著者名/発表者名
      Ibrahim Murat Soganci, Yoshiaki Nakano
    • 雑誌名

      Laser & Photonics Reviews, Wiley-VCH

      巻: vol.5(Review Paper)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intersubband absorption saturation in AlN-based waveguide with GaN/AlN multiple quantum wells grown by metalorganic vapor phase epitaxy2011

    • 著者名/発表者名
      Hassanet Sodabanlu, Yoshiaki Nakano
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: vol.99 ページ: 151102-1-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiple-wavelength focusing of surface plasmons with a nonperiodic nanoslit coupler2011

    • 著者名/発表者名
      Takuo Tanemura, Yoshiaki Nakano
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: vol.11 ページ: 2693-2698

    • DOI

      10.1021/n1200938h

    • 査読あり
  • [学会発表] フェーズドアレイを用いた半導体光偏向素子の設計2012

    • 著者名/発表者名
      崔成漢, 中野義昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山)
    • 年月日
      2012-03-23
  • [学会発表] 垂直出射型光導波路素子のためのInP斜めドライエッチングの開発2012

    • 著者名/発表者名
      菊田和孝, 中野義昭
    • 学会等名
      平成24年電気学会全国大会
    • 発表場所
      広島工業大学(広島)
    • 年月日
      2012-03-21
  • [学会発表] Integrated optical buffer using InP 1×8 switch and silica-based delay line circuit2012

    • 著者名/発表者名
      Myung-Joon Kwack, Yoshiaki Nakano
    • 学会等名
      Conference on Optical Fiber Communication (OFC/NFOEC2011)
    • 発表場所
      Los Angeles, CA, U.S.A.
    • 年月日
      2012-03-08
  • [学会発表] 結合モードDBRレーザを用いた光クロック同期全光フリップ・フロップの数値解析(Numerical analyses of optically-clocked all-optical flip-flop using a coupled-mode DBR laser diode)2011

    • 著者名/発表者名
      財津優, 中野義昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告(レーザ・量子エレクトロニクス研究会)
    • 発表場所
      高知工科大学(高知)
    • 年月日
      2011-10-27
  • [学会発表] Numerical demonstration of InP 1xN planar optical switch based on beam deflection2011

    • 著者名/発表者名
      Soohyeck Choi, Yoshiaki Nakano
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2011)
    • 発表場所
      名古屋(愛知)
    • 年月日
      2011-09-29
  • [学会発表] Monolithically integrated phased-array switch2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Nakano
    • 学会等名
      Asia Communications and Photonics Conference and Exhibition (ACP 2011)
    • 発表場所
      Shanghai, China(Invited Paper)
    • 年月日
      2011-09-29
  • [学会発表] 光集積回路におけるInGaAsP/InP偏波コンバータの作製(Fablication of InGaAsP/InP polarization converter for photonic integrated circuits)2011

    • 著者名/発表者名
      大和文彦, 中野義昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2011-09-13
  • [学会発表] ビーム曲折型1xN光スイッチの部分エッチングによるクロストーク低減(Reducing crosstalk by partially etched InP 1xN planar optical switch based on beam deflection)2011

    • 著者名/発表者名
      崔洙赫, 中野義昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2011-09-13
  • [学会発表] フェーズアレイ1×8集積光スイッチと石英系PLC遅延回路を用いた小型光バッファ(Compact optical buffer using integrated phased-array 1×8 switch and silica-based PLC delay line)2011

    • 著者名/発表者名
      郭命俊, 中野義昭
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道)
    • 年月日
      2011-09-13
  • [学会発表] 結合モードDBRレーザを用いた緩和振動低減全光フリップ・プロップ動作2011

    • 著者名/発表者名
      財津優, 中野義昭
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形)
    • 年月日
      2011-08-31
  • [学会発表] Optical in situ monitoring of strain evolution and relaxat ion in lattice-mismatched InGaAs/GaAsP multiple quantum wells by MOVPE2011

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano
    • 学会等名
      15th U.S. Biennal Workshop on Organometallic Vapor Phase Epitaxy
    • 発表場所
      California, U.S.A.
    • 年月日
      2011-07-31
  • [学会発表] Effect of hetero-interfaces on in situ wafer curvature behavior in InGaAs/GaAsP strain-balanced MQWs2011

    • 著者名/発表者名
      Shaojun Ma, Yoshiaki Nakano
    • 学会等名
      15th U.S. Biennal Workshop on Organometallic Vapor Phase Epitaxy
    • 発表場所
      California, U.S.A.
    • 年月日
      2011-07-31
  • [学会発表] 直接接合法による光発振と光子センシングためのSilicon/InGaAsPヘテロ構造(Silicon/InGaAsP heterostructure for Fabry-Perot lasing and photon sensing by plasma assisted direct bonding)2011

    • 著者名/発表者名
      李凌瀚, 中野義昭
    • 学会等名
      第36回日本光学会光学シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2011-07-07
  • [学会発表] Optically clocked flip-flop operation based on coupled DBR laser diode2011

    • 著者名/発表者名
      Masaru Zaitsu, Yoshiaki Nakano
    • 学会等名
      16th Opto-Electronics and Communications Conference (OECC 2011)
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2011-07-06
  • [学会発表] Silicon/III-V material active layer heterointegrated vertical PIN waveguide photodiode by direct bonding2011

    • 著者名/発表者名
      Linghan Li, Yoshiaki Nakano
    • 学会等名
      16th International Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference (Transducers)
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2011-06-05
  • [学会発表] Electrical pumping Febry-Perot lasing of III-V layers on highly doped silicon micro rib by plasma assisted direct bonding2011

    • 著者名/発表者名
      Ling-Han LI, Yoshiaki Nakano
    • 学会等名
      23rd International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM 2011)
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2011-05-23
  • [備考]

    • URL

      http://www.ee.t.u-tokyo.ac.jp/~nakano/lab/publications/index.html

  • [産業財産権] 可変光バッファ回路および回路装置2011

    • 発明者名
      橋詰泰彰, 美野真司, 中野義昭, 種村拓夫
    • 権利者名
      橋詰泰彰, 美野真司, 中野義昭, 種村拓夫
    • 産業財産権番号
      特願2011-130035号
    • 出願年月日
      2011-06-10

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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