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2013 年度 実績報告書

Si細線/石英系混成光導波路集積回路の研究

研究課題

研究課題/領域番号 23360145
研究機関東北大学

研究代表者

山田 博仁  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60443991)

研究分担者 大寺 康夫  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20292295)
北 智洋  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40466537)
田主 裕一朗  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (90397985)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード光デバイス / 光回路
研究概要

Si細線/石英系混成光導波路技術をリング共振器型波長可変フィルターに適用し、半導体光増幅器(SOA)と組み合わせた波長可変レーザを実現した。得られた波長可変レーザの特性を測定したところ、波長可変幅60nm以上、光出力40mW以上、副モード抑圧日(SMSR)40dB以上、スペクトル線幅100kHz以下が得られ、デジタルコヒーレント光通信用として十分適用可能であることが分かった。
リング共振器型波長可変フィルターを形成したSOI基板上に、SOAチップをフリップチップ実装する方法でも上記波長可変レーザを実現し、実装精度に未だ課題は残るものの、波長可変レーザとしての動作が得られることが実証された。
また、前年度までの理論検討によって得られた知見に基づいて、基板に垂直方向への光結合を可能にするグレーティングカプラ型の光入出力インターフェースを設計し、試作を行った。その結果、40%以上の結合効率と、70nm以上の動作波長帯域が得られ、光入出力インターフェースとしての良好な特性が得られた。
さらに、ArF液浸リソグラフィーにより、φ300mmの大面積SOIウエハ上に作製した各種Si細線導波路デバイスの特性を評価し、ArF液浸リソプロセスの均一性について評価した。その結果、ArF液浸リソグラフィーによるSi細線導波路デバイスの作製工程は、滑れた均一性とプロセス再現性を有していることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Long external cavity Si photonic wavelength tunable laser diode2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kita, Keita Nemoto, and Hirohito Yamada
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 53 ページ: 04EG04

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Silicon photonic wavelength-tunable laser diode with asymmetric mach-zehnder interferometer2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kita, Keita Nemoto, and Hirohito Yamada
    • 雑誌名

      Journal of Selected Topics of Quantum Electronics

      巻: 20 ページ: 8201806

    • 査読あり
  • [雑誌論文] シリコン・シリカ混成光導波路集積回路2014

    • 著者名/発表者名
      山田 博仁
    • 雑誌名

      レーザー学会誌 レーザー学会誌

      巻: 42 ページ: 245-249

    • 査読あり
  • [学会発表] 位相制御機構を有するSi細線リング共振器型波長可変レーザ2014

    • 著者名/発表者名
      唐 睿, 北 智洋, 根本 景太, 澤田 延幸, 山田 博仁
    • 学会等名
      2014年電子情報通信学会 総合大会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      20140321-20140321
  • [学会発表] シリコンフォトニクスと光カプラ2014

    • 著者名/発表者名
      山田 博仁, 奈良 匡樹, 北 智洋
    • 学会等名
      2014年電子情報通信学会 総合大会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      20140320-20140320
    • 招待講演
  • [学会発表] シリコンフォトニック波長可変レーザ2014

    • 著者名/発表者名
      北 智洋, 唐 睿,根本 景太,山田 博仁
    • 学会等名
      2014年電子情報通信学会 総合大会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      20140318-20140318
  • [学会発表] シリコンフォトニクス波長可変レーザーの高出力・安定動作2013

    • 著者名/発表者名
      北 智洋、根本 景太、山田 博仁
    • 学会等名
      光エレクトロニクス(OPE)研究会
    • 発表場所
      門司港・海峡ロマンホール
    • 年月日
      20131025-20131025
  • [学会発表] 300 mm SOI基板上に作製したSiフォトニックデバイスの精密特性評価2013

    • 著者名/発表者名
      相馬 宗厳, 平野 秀, 北 智洋, 田主 裕一朗, 関 三好, 外山 宗博, 佐野 作, 堀川 剛, 山田 博仁
    • 学会等名
      第20回シリコンフォトニクス研究会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      20131018-20131018
  • [学会発表] High-デルタ光導波路の可能性2013

    • 著者名/発表者名
      山田 博仁
    • 学会等名
      通研共同プロジェクト研究会
    • 発表場所
      東北大学(ナノスピン棟)
    • 年月日
      20131016-20131016
  • [学会発表] Highly-stabilized operation of Si photonics wavelength tunable laser diode2013

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kita, Keita Nemoto, Hirohito Yamada
    • 学会等名
      SSDM2013
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      20130927-20130927
  • [学会発表] 300 mm SOI 基板上にハーフトーンマスクで作製したシリコン細線導波路2013

    • 著者名/発表者名
      平野 秀, 相馬 宗厳, 北 智洋, 田主 裕一朗, 関 三好, 外山 宗博, 堀川 剛, 山田 博仁
    • 学会等名
      2013年秋季第74回応用物理学会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      20130920-20130920
  • [学会発表] 300 mm SOI基板上に作製したリング共振器の特性均一性2013

    • 著者名/発表者名
      相馬 宗厳,平野 秀, 田主 裕一朗, 北 智洋, 外山 宗博, 佐野 作, 堀川 剛, 山田 博仁
    • 学会等名
      2013年秋季第74回応用物理学会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      20130920-20130920
  • [学会発表] Si 細線光導波路リング/MZIフィルタを用いた狭線幅波長可変レーザ2013

    • 著者名/発表者名
      根本 景太、北 智洋、山田 博仁
    • 学会等名
      2013年電子情報通信学会 ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福岡工業大学
    • 年月日
      20130918-20130918
  • [学会発表] Narrow spectral linewidth and high output power Si Photonic Wavelength Tunable Laser Diode2013

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kita,Keita Nemoto,Hirohito Yamada
    • 学会等名
      International Conference on Group IV Photonics
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      20130830-20130830
  • [学会発表] Uniform Characteristics of Si-wire Waveguide Devices Fabricated on 300 mm SOI Wafers by Using ArF Immersion Lithography2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanushi, T. Kita, M. Toyama, M. Seki, K. Koshino, N. Yokoyama, M. Ohtsuka, A. Sugiyama, E. Ishitsuka, T. Sano, T. Horikawa, and H. Yamada
    • 学会等名
      International Conference on Group IV Photonics
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      20130829-20130829
  • [学会発表] Si Photonic Wavelength Tunable Laser Diode for Digital Coherent Optical Communication2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kita, K. Nemoto, K. Watanabe, H. Yamazaki, and H. Yamada
    • 学会等名
      CLEO/Pacific Rim 2013
    • 発表場所
      京都国際会館
    • 年月日
      20130703-20130703
  • [学会発表] SOIリング共振器を用いた狭線幅波長可変レーザ2013

    • 著者名/発表者名
      根本景太、北智洋、山田博仁
    • 学会等名
      OPE 2013年4月期研究会
    • 発表場所
      リゾーピア熱海
    • 年月日
      20130425-20130425
  • [学会発表] スローライトを用いた酸化チタン導波路の非線形性の増強2013

    • 著者名/発表者名
      内島 晃司、北智洋、山田博仁
    • 学会等名
      OPE 2013年4月期研究会
    • 発表場所
      リゾーピア熱海
    • 年月日
      20130425-20130425
  • [産業財産権] 波長フィルタ及びレーザ2014

    • 発明者名
      北 智洋,根本 景太,山田 博仁
    • 権利者名
      北 智洋,根本 景太,山田 博仁
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-029699
    • 出願年月日
      2014-02-19

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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