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2010 年度 実績報告書

異種結晶接合によるシリコン導波路型光機能デバイスの創成と機能集積光回路の形成

研究課題

研究課題/領域番号 22246009
研究機関東京工業大学

研究代表者

水本 哲弥  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00174045)

キーワードシリコン細線光導波路 / 光非相反デバイス / 磁気光学ガーネット / 光集積回路 / 発光デバイス / 果種材料直接接合 / 表面活性化接合 / 光合分波回路
研究概要

シリコン細線光導波路の強い光閉じ込め効果を利用することで光回路の小型化が可能である。SOIウエーハ上のシリコン導波層に複数の光機能素子を形成し、超小型なシリコン光機能回路の実現を目指す。発光機能と光非相反機能を実現するために、化合物半導体および磁気光学ガーネットを直接接合法によってシリコン導波路上に接合し、シリコン導波路で発光機能、非相反機能などを実現して高機能な光回路の開拓を目指す。
平成22年度は、異種結晶集積化技術として表面活性化接合法を用い、化合物半導体InP及び磁気光学ガーネットとSOIウェーバを接合するために最適な条件の解明を進めた。ウェーバの前処理条件による表面平坦性の変化、真空中のプラズマ処理条件による表面平坦性の変化などを中心に、接合条件に対する接合強度の依存性を明らかにした。また、光デバイス単体形成の基礎検討として、Si導波路上の発光デバイスとして適した化合物半導体の導波路構造の設計、光帰還を行うための分布帰還導波路構造の設計を行った。さらに、光非相反デバイスとして光サーキュレータに着目し、導波路設計を明らかにし、高い消光比を実現するための干渉導波路の試作を行った。設計により30nmの帯域にわたって、20dB以上のアイソレーションが実現可能であることと、試作した干渉導波路において30dB以上の消光比を実現することができた。また、光合分波機能を実現するために、マッハツェンダー干渉計型光合分波器をSi細線導波路で構成するための設計を明らかにした。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Design and simulation of silicon waveguide optical circulator employing nonreciprocal phase shift2010

    • 著者名/発表者名
      R.Takei, T.Mizumoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 49 ページ: 052203

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of wafer pre-cleaning and plasma irradiation to wafer surfaces for plasma-assisted surface activated bonding2010

    • 著者名/発表者名
      R.Takei, K.Yoshida, T.Mizumoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 49 ページ: 086204

    • 査読あり
  • [学会発表] Si導波路グレーティング結合器の放射特性2011

    • 著者名/発表者名
      内保光太郎, 武井亮平, 若井達哉, 水本哲弥
    • 学会等名
      2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      2011-03-24
  • [学会発表] 遺伝アルゴリズムを用いたSi細線MZI型フラットトップWDMデバイスの設計2011

    • 著者名/発表者名
      杉山哲也, 武井亮平, 水本哲弥
    • 学会等名
      2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      2011-03-24
  • [学会発表] 面実装光受光器との光波結合を目指したシリコン導波路グレーティング結合器2011

    • 著者名/発表者名
      武井亮平, 内保光太郎, 若井達哉, 水本哲弥
    • 学会等名
      電子情報通信学会 フォトニックネットワーク研究会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2011-01-28
  • [学会発表] (Invited) Application of wafer direct bonding technology to optical nonreciprocal devices2011

    • 著者名/発表者名
      T.Mizumoto, R.Takei
    • 学会等名
      IEEE Photonics Society 2011 Winter Topical Meeting
    • 発表場所
      Colorado, USA
    • 年月日
      2011-01-10
  • [学会発表] (Invited) Optical Nonreciprocal devices fabricated with direct bonding technology2010

    • 著者名/発表者名
      T.Mizumoto, R.Takei
    • 学会等名
      International Conference on Fiber Optics and Photonics (Photonics 2010)
    • 発表場所
      Guwahati, India
    • 年月日
      2010-12-15
  • [学会発表] (Invited) SOI Waveguide Optical Nonreciprocal Devices with Directly Bonded Garnet2010

    • 著者名/発表者名
      T.Mizumoto, R.Takei
    • 学会等名
      2010 MRS Fall meeting
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2010-12-01
  • [学会発表] (Tutorial) Materials and designs for nonreciprocal optical devices2010

    • 著者名/発表者名
      T.Mizumoto
    • 学会等名
      2010 MRS Fall meeting
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2010-11-29
  • [学会発表] Polarization-insensitive coupling of lightwave between a Si waveguide and a surface mounted PD2010

    • 著者名/発表者名
      K.Uchiho, R.Takei, T.Mizumoto
    • 学会等名
      The 16th Microoptics Conference (MOC'10)
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      2010-11-03
  • [学会発表] Si導波路グレーティングにおける上部クラッド層依存性2010

    • 著者名/発表者名
      内保光太郎, 武井亮平, 水本哲弥
    • 学会等名
      2010年秋季第71回応用物理学会講演会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2010-09-17
  • [学会発表] SiON導波路TE-TMモード変換器の設計2010

    • 著者名/発表者名
      中山謙一, 金相憲, 武井亮平, 水本哲弥
    • 学会等名
      2010年秋季第71回応用物理学会講演会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2010-09-16
  • [学会発表] (Invited) Waveguide type optical nonreciprocal devices by wafer bonding technology2010

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

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公開日: 2012-07-19  

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