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2010 年度 実績報告書

ナノ結晶シリコンの高密度形成法と光機能素子への応用技術の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20560316
研究機関群馬大学

研究代表者

花泉 修  群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80183911)

研究分担者 三浦 健太  群馬大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40396651)
キーワードシリコン / ナノ結晶 / イオン注入 / 発光 / フォトニック結晶 / 光デバイス
研究概要

Siイオン注入を利用した新規SiO_2系フォトニック結晶導波路の実現を目指し、そのための基礎検討を、理論及び実験の双方の観点から行った。
SiO_2薄膜にSiイオンを注入すると、深さ方向に緩やかな屈折率分布が生じ、それだけで深さ方向に対しては光閉じ込め効果が得られる。更に、そのSiO_2薄膜に、周期的な円孔配列(二次元フォトニック結晶と呼ばれる周期構造)を加工すると、ある波長帯の光の伝搬を禁止されるため、未加工の部分をコアとする三次元閉じ込め型の光導波路を構成することができる。二次元フォトニック結晶導波路の特長は、膜面方向に対して急峻な曲がり導波路を実現でき、これを配線とする光回路の高集積化を図れる点にあるが、この構造では、前述の深さ方向の緩やかな屈折率分布から、(1)導波光のモードフィールド径を比較的大きくできる(光の入出力が従来型より容易になる)、(2)深さ方向のコア/クラッド界面で生じ得る散乱損失を最小限にできる、といった特長が新たに加わる。
このような新しいタイプのフォトニック結晶導波路の実現に向け、微細加工プロセスの最適化を進めるとともに、作製した構造の有限時間差分領域(FDTD)法による光伝搬シミュレーションを行った。その結果、直線状の導波路構造は低損失で導波し得るが、60°曲がり導波路においては、単純な線欠陥導入だけでは光パワーが十分に伝わらないことがわかった。今後は、このシミュレーション結果を踏まえ、曲がり部分の円孔配置の工夫等により、低損失な60°曲がり導波路の設計及び作製を進めていく予定である。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Coupled-wave analysis of vector holograms. 2. Reflective gratings formed in photoanisotropic medium with uniaxial birefringence2011

    • 著者名/発表者名
      T.Sasaki
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: Vol.50 ページ: 454-451

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel thermoelectric system with conductive metal rods and its effective Seebeck coefficients2011

    • 著者名/発表者名
      T.Sasaki
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: Vol.459 ページ: 235-238

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Demonstration of light-emitting two-dimensional photonic crystals composed of silicon-rich silicon-dioxide thin films2011

    • 著者名/発表者名
      K.Miura
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: Vol.459 ページ: 173-176

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and fabrication of novel photonic crystal waveguide consisting of Si-ion implanted SiO_2 layers2011

    • 著者名/発表者名
      A.V.Umenyi
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: Vol.459 ページ: 168-172

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical analysis of photonic band gaps and defect modes of novel photoniccrystal waveguides consisting of Si-ion implanted SiO_2 using the finite-difference time-domain method2011

    • 著者名/発表者名
      A.V.Umenyi
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: Vol.459 ページ: 162-167

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mach-Zehnder type thermo-optic switch with antenna-coupled Y-junction fabricated by selective photobleaching of polysilane films2011

    • 著者名/発表者名
      O.Hanaizumi
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: Vol.459 ページ: 153-156

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural analysis of RF sputtered Er doped Ta_2O_5 films2011

    • 著者名/発表者名
      J.P.Bange
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: Vol.459 ページ: 32-37

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coupled-wave analysis of vector holograms : effects of modulation depth of anisotropic phase retardation2010

    • 著者名/発表者名
      T.Sasaki
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: Vol.49 ページ: 5205-5211

    • 査読あり
  • [学会発表] プロトンビーム描画による光導波路デバイス形成の基礎検討2010

    • 著者名/発表者名
      三浦健太
    • 学会等名
      電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都)
    • 年月日
      2010-12-17
  • [学会発表] Optically controlled light propagation in waveguides using dyedoped nematic liquid crystals with homogeneous alignment2010

    • 著者名/発表者名
      T.Sasaki
    • 学会等名
      6th International Symposium on Silicon Science and 2nd International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (ISSS&AMDE2010)
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館(群馬県)
    • 年月日
      2010-12-10
  • [学会発表] The relationship between rubbing direction and refraction index that affect liquid crystals waveguide2010

    • 著者名/発表者名
      S.Hashimoto
    • 学会等名
      6th International Symposium on Silicon Science and 2nd International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (ISSS&AMDE2010)
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館(群馬県)
    • 年月日
      2010-12-10
  • [学会発表] Design and analysis of single mode polymer waveguide using PBW technique2010

    • 著者名/発表者名
      J.P.Bange
    • 学会等名
      6th International Symposium on Silicon Scienbe and 2nd International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (ISSS&AMDE2010)
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館(群馬県)
    • 年月日
      2010-12-10
  • [学会発表] Y-junction waveguides for 1.5-μm band fabricated by proton beam writing2010

    • 著者名/発表者名
      M.Uehara
    • 学会等名
      6th International Symposium on Silicon Science and 2nd International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (ISSS&AMDE2010)
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館(群馬県)
    • 年月日
      2010-12-10
  • [学会発表] Fabrication and evaluation of light-emitting SiO_2 substrates implanted with Geions2010

    • 著者名/発表者名
      T.Shinagawa
    • 学会等名
      6th International Symposium on Silicon Science and 2nd International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (ISSS&AMDE2010)
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館(群馬県)
    • 年月日
      2010-12-10
  • [学会発表] Improvement of light-emitting properties of erbium-doped tantalum-oxide films deposited by sputtering2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Arai
    • 学会等名
      6th International Symposium on Silicon Science and 2nd International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (ISSS&AMDE2010)
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館(群馬県)
    • 年月日
      2010-12-10
  • [学会発表] Ytterbium-doped tantalum oxide thin films deposited by radio-frequency sputtering2010

    • 著者名/発表者名
      K.Kanou
    • 学会等名
      6th International Symposium on Silicon Science and 2nd International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (ISSS&AMDE2010)
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館(群馬県)
    • 年月日
      2010-12-10
  • [学会発表] 液晶材料中へ記録されたベクトルホログラムの結合波解析2010

    • 著者名/発表者名
      佐々木友之
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2010
    • 発表場所
      中央大学(東京都)
    • 年月日
      2010-11-10
  • [学会発表] プロトンビーム描画によるY分岐PMMA光導波路の試作2010

    • 著者名/発表者名
      三浦健太
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県)
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] 厚い異方性格子における偏光回折特性の結合波解析2010

    • 著者名/発表者名
      佐々木友之
    • 学会等名
      電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      千歳アルカディアプラザ(北海道)
    • 年月日
      2010-08-27
  • [学会発表] Silicon based novel photonic clystal waveguide fabrication and numerical characterization by Si-ion unplantation and FDTD method2010

    • 著者名/発表者名
      A.V.Umenyi
    • 学会等名
      15th Optoelectronics and Communications Conference (OECC 2010)
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2010-07-09

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公開日: 2012-07-19  

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