ErYSIOシリケート結晶の発光過程におけるErイオン間エネルギー移動の評価

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22560003
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 木村 忠正 電気通信大学, 名誉教授 (50017365)
• 研究分担者: 一色 秀夫 電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (60260212)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: シリコンフォトニクス / Erシリケート / 4f内殻遷移 / エネルギーマイグレーション / 協同アップコンバーション / 光学利得 / シリコン光増幅器 / シリコン発光素子

研究概要

高密度Er(1.6×1022/cm3)を含むエルビウムシリケート(Er2SiO5)は、シリコンフォトニクスにおける光源,光増幅器の材料として有望であるが,Er間のエネルギー移動が非発光遷移の要因となり,Erの1.53μm発光遷移の効率を制限している。本研究ではErxY2-xSiO5結晶を用いてEr間距離(Er密度x)を変え,エネルギー移動による非発光遷移の要因,大きさを評価した。x～0.1(Er密度～1×1021/cm3)でエネルギー移動による非発光がほぼ無くなった。長さ500μmの光導波路を作製し,30dB/cmの光利得を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Emission and optical properties of Si slot ErxY2-xSiO5 waveguides, Nanophotonics and Micro/Nano Optics (2013)
  • 著者名/発表者名: Isshiki, Hideo; Zulkefli, Zul Izwan Bin; Nakajima, Takayuki; Sato, Takuya; Kimura, Tadamasa
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: Vol.8564 ページ: 856404
  • DOI: doi:10.1117/12.2001322
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extraordinary infraredphoto-luminescence efficiency of Er0.1Yb1.9SiO5 films on SiO2/Si substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: X. J. Wang, B. Wang, L. Wang, R. M. Guo, H. Isshiki, T. Kimura, and Z. Zhou
  • 雑誌名: A.P.L. 巻: Vol.98 ページ: 071903-1-071903-3
  • DOI: doi:10.1063/1.3554750
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoluminescence enhancement and high gain amplification of ErxY2-xSiO5 waveguide (2010)
  • 著者名/発表者名: Wang, X.J. ; Yuan, G. ; Isshiki, H. ; Kimura, T. ; Zhou, Z
  • 雑誌名: J.A.P. 巻: Vol.108 ページ: 013506-1-013506-4
  • DOI: doi:10.1063/1.3446822
  • 査読あり
• [学会発表] Emission and optical properties of Si slot ErxY2-xSiO5 waveguides (2012)
  • 著者名/発表者名: Isshiki, Hideo et al
  • 学会等名: Nanophotonics and Micro/Nano Optics
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20121105-07
• [学会発表] Fabrication of Er silicate crystalline waveguide by directed self-assembly approach using radical assisted sputtering (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nakajima et al.
  • 学会等名: SSDM 2012,A-2-6 (2012.9.25)
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
  • 年月日: 20120925-27
• [学会発表] Suppression of scattering loss in Erbium-Yttrium Silicate crystalline waveguide fabricated by radical-assisted sputtering (2012)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Nakajima et al
  • 学会等名: GFP 2012, ThP2
  • 発表場所: San Diego, CA,USA
  • 年月日: 2012-08-30
• [学会発表] High Optical Gain in ErxY2-xSiO5 Slot Waveguides and Possibility for Compact Light Amplifiers and Optical Sources, ICOOPMA 2012 (Fifth International Conference on Optical (2012)
  • 著者名/発表者名: Tadamasa Kimura et al
  • 学会等名: Optoelectronic and Photonic Materials and Applications)
  • 発表場所: Nara Prefectural New Public Hall, Nara, Japan
  • 年月日: 2012-06-07
• [学会発表] Observation of 30dB/cm gain in Si photonic crystal slot ErxY2-xSiO5 waveguide (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sato et al.
  • 学会等名: Conference: 8th IEEE International Conference on Group IV Photonics - GFP
  • 発表場所: The Royal Society London, United Kingdom
  • 年月日: 20110914-16
• [学会発表] Energy Transfer in Highly Oriented ErxYbyY2-x-ySiO5 Thin Films Fabricated by Pulsed Laser Deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Fangli Jing et al.
  • 学会等名: MRS2011 Spring Meeting
  • 発表場所: Boston,USA
  • 年月日: 20110428-29
• [学会発表] Characterization and Photonic Application of ErxY2-xSiO5 Crystals (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideo Isshiki et al.
  • 学会等名: Prepared byLayer-by-layer Deposition, MRS 2011Spring Meeting V1.6
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20110428-29
• [学会発表] ErxY2-xSiO5 compact waveguide slotted into Si photonic crystal (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Isshiki et al.
  • 学会等名: E-MRS 2011 Fall Meeting, Symposium :J Rare earth doped semiconductors and nanostructures for photonics
  • 発表場所: Warsaw, Poland
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] Enhanced Er3+ luminescence by control of energy- migration in ErxY2-xSiO5 crystalline systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Tadamasa Kimura et al.
  • 学会等名: E-MRS 2011 Fall Meeting, Symposium: J"Rare earth doped semiconductors and nanostructures for photonics
  • 発表場所: Warsaw, Poland
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] Highly oriented ErxY2-xSiO5 crystalline thin films fabricated by pulsed laser deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Isshiki et al.
  • 学会等名: IEEE International Conference on Group IV Photonics - GFP
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] Formation andCarrier Mediated Excitation of ErxY2-xSiO5Nanocrystallites in Si-rich Silicon Oxide(SRSO) (2010)
  • 著者名/発表者名: Hideo Isshiki et al.
  • 学会等名: MRS 2010 Fall Meeting, Group IV Semiconductor Nanostructures and Applications
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] Role of energy transfer for the decay dynamics inErxY2-xSiO5 crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: Hideo Isshiki et al.
  • 学会等名: EMRS 2010 Spring Meeting, Session K: Rare earth doped materials for optical based technologies
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2010-06-11
• [学会発表] Evaluation of energy migration of ErxY2-xSiO5 and optical gain at1.54μm (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kimura et al.
  • 学会等名: EMRS 2010 Spring Meeting, Session K: Rare earth doped materials for optical based technologies
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2010-06-07
• [学会発表] ErxY2-xSiO5crystals prepared by the layer-by-layerdeposition (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasuhito Tanaka et al.
  • 学会等名: EMRS 2010 Spring Meeting, Session K: Rare earth doped materials for optical based technologies
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2010-06-07
• [備考]
  • URL: http://flex.ee.uec.ac.jp/