高速ポリマ光変調器の超低消費電力化

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24246063
• 研究機関: 高知工科大学
• 研究代表者: 榎波 康文 高知工科大学, 工学部, 教授 (90377474)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 光デバイス・光回路 / 光変調器 / 電気光学ポリマ / スロット光導波路

研究実績の概要

海外大学との共同研究により開発した高い電気光学（EO）係数を有するEOポリマ（既存ニオブ酸リチウムLNの5倍以上）を代表者実証済みの新規光導波路に使用し広帯域で超低電圧駆動ポリマ光変調器を作製した。実現してきた0.65V駆動（消費電力8.5mW）ポリマ光変調器の半波長電圧の更なる低減に重点を置き消費電力低減を目的とした。新規EOポリマや低屈折率クラッド材料を用いた新規垂直閉込型スロット光導波路を使用した印加変調電界強度増大とEOポリマポーリング効率向上により半波長電圧を実現した。これにより高速ポリマ光変調器の超低消費電力化を行いPC内部光インターコネクション用光変調器への応用を行う。
本研究においては、光の波長以下の領域に光を閉じ込めることを可能とするスロット光導波路及び低屈折率材料を使用した。高い光出力を実証した垂直閉込型スロット内部に配置したEOポリマへ高密度の光閉じ込めを行った。光導波路内部で高いEO係数を得るため、EOポリマ材料及び膜厚の選定を行い、EOポリマのポーリング効率改善を行った。
その後クラッド層に低屈折率多孔性ゾルゲルシリカやその他低屈折率材料を使用して光閉じ込め効率を増加した。初年度と次年度にスロット内部EOポリマに対し高いEO係数を得た後、高い光閉じ込め効果が光変調器の半波長電圧に反映されることを実証した。その後低下部クラッド層に屈折率材料を併用し電極間隔を極限まで減少しうる光変調器を作製した。その結果EO係数260pm/V（LNの8倍以上）を得ることに成功した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Washington/University of Arizona(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Washington/University of Arizona
• [雑誌論文] “Covalent immobilization of the anti-human H1N1/HA1 antibody onto a sol-gel surface and optical waveguide sensor for influenza virus detection”, (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Sakamoto, Y. Minpou, T. Kawai, Y. Enami, and S. Suye
  • 雑誌名: Applied Biochemistry and Biotechnology 巻: 78 ページ: 687-694
  • DOI: 10.1007/s12010-015-1902-x
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] “Analysis of efficiently poled electro-optic polymer/TiO2 vertical slot waveguide modulators” (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami*, H. Nakamura, J. Luo, and A. K-Y. Jen
  • 雑誌名: Elsevier, Optics Communications 巻: 362 ページ: 77-80
  • DOI: 10.1016/j.optcom.2015.08.048
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] “Sol gel materials enabled electro optic polymer modulators”, (2015)
  • 著者名/発表者名: Roland Himmelhuber, Robert Norwood, Yasufumi Enami and Nasser Peyghambarian
  • 雑誌名: MDPI, Sensors 巻: 15 ページ: 18239-18255
  • DOI: 10.3390/s150818239
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] “Mesoporous sol-gel silica cladding for hybrid TiO2/electro-optic polymer waveguide modulators,” (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Kayaba, J. Luo, and A. K-Y. Jen,
  • 雑誌名: Optical Society of America, Optics Express 巻: 22 ページ: 16418-16423
  • DOI: 10.1364/OE.22.016418
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] “Unprecedented highest electro-optic coefficient of 226 pm/V for electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguide modulators”, (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Jouane, Y-C. Chang, D. Zhnag, J. Luo, A. K-Y. Jen, and Y. Enami
  • 雑誌名: Optical Society of America, Optics Express 巻: 22 ページ: 27725-27732
  • DOI: 10.1364/OE.22.027725
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] “Enhanced conductivity of sol-gel silica cladding for efficient poling in electro-optics polymer/TiO2 vertical slot waveguide modulators,” (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, J. Luo, and A. K-Y. Jen
  • 雑誌名: Optical Society of America, Optics Express 巻: 22 ページ: 30191-30199
  • DOI: 10.1364/OE.22.030191
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] “Recent progress in electro-optic polymer/TiO2 slot waveguide modulators” (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami,
  • 学会等名: BIT’s 6th Annual World Congress of Nano Science & Technology-2016 (Nano S&T-2016)
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2016-10-26 – 2016-10-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “High Speed Electro-Optic Polymer/TiO2 Vertical Slot Waveguide Modulators” (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasufumi Enami, Jingdong, Luo , and Alex K-Y. Jen
  • 学会等名: 2016 Collaborative Conference on 3D and Materials Research (CC3DMR)
  • 発表場所: Seoul Korea
  • 年月日: 2016-06-20 – 2016-06-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “Highly poled electro-optic polymer modulator based on TiO2 slot layer and sol-gel silica cladding”(招聘講演) (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami
  • 学会等名: EMN meeting on titanium oxides
  • 発表場所: , Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-03-27 – 2016-03-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] "Electro-optic polymer/TiO2 slot waveguide modulators and enhanced electro-optic coefficient of 260 pm/V", (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, J. Luo, and Alex K-Y Jen
  • 学会等名: Solid State Devices and Materials (SSDM) 2016,
  • 発表場所: Sapporo, Japan, 27-30 Sep, 2015
  • 年月日: 2015-09-27 – 2015-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 vertical slot waveguide modulators, (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, J. Luo, and Alex K-Y. Jen,
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) Pacific Rim 2015
  • 発表場所: Busa, Korea
  • 年月日: 2015-08-24 – 2015-08-28
  • 国際学会
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 vertical slot waveguide modulators (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, J. Luo, and A. K-Y. Jen
  • 学会等名: 2015 Collaborative Conference on 3D and Materials Research (CC3DMR)
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2015-06-15 – 2015-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguide modulators for low voltage operations,” (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami
  • 学会等名: 4th Annual World Congress of Advanced Materials-2015 (WCAM-2015)
  • 発表場所: Chongqing, China
  • 年月日: 2015-05-27 – 2015-05-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 slot waveguide modulators" (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, J. Luo, and Alex K-Y. Jen
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO)2015, Optoelectronics Technical Group
  • 発表場所: San Jose, CA, 10-15 May, 2015.
  • 年月日: 2015-05-10 – 2015-05-15
  • 国際学会
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 vertical slot waveguide modulators for optical interconnections.” (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, J. Luo, and A. Jen,
  • 学会等名: World Congress of Emerging Information Technology (InfoTech-2015)
  • 発表場所: Shenzhen, China,
  • 年月日: 2015-04-18 – 2015-04-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “Hybrid electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguide modulators for lower half wave voltage and electrode length product”, (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, D. Zhang, Y-C Chang, J. Luo, and Alex K-Y. Jen,
  • 学会等名: Optical Society of America (OSA) Annual Meeting, Frontier in Optics
  • 発表場所: Tucson, AZ, 19-23 Oct, 2014.
  • 年月日: 2014-10-19 – 2014-10-23
  • 国際学会
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguide modulators” (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, D. Zhang, Y-C Chang, J. Luo, and Alex K-Y. Jen,
  • 学会等名: The IEEE Photonics Conference (IPC),
  • 発表場所: San Diego, CA
  • 年月日: 2014-10-12 – 2014-10-16
  • 国際学会
• [学会発表] “High Pockels coefficient for poled polymer in multilayer electro-optic devices”, (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Jouane, Y-C Chang, D. Zhang, J. Luo, Alex K-Y. Jen, and Y. Enami,
  • 学会等名: Solid State Devices and Materials (SSDM) 2014
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-11
  • 国際学会
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 slot waveguide modulators driven with low half-wave voltage” (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, Y. Jouane, D. Zhang, Y-C Chang, J. Luo, and Alex K-Y. Jen , , Tsukuba, Japan, 8-11 Sep, 2014.
  • 学会等名: Solid State Devices and Materials (SSDM) 2014
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-11
  • 国際学会
• [学会発表] “Electro-optic polymer/TiO2 multilayer slot waveguide modulators”, (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, J. Luo, and A. Jen,
  • 学会等名: The 2014 International Conference for top and emerging material scientists
  • 発表場所: Zhuhai, China, 20th – 24th of July, 2014.
  • 年月日: 2014-07-20 – 2014-07-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] “Hybrid electro-optic polymer/TiO2 multilayer waveguide modulators on mesoporous sol-gel silica cladding”, (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Enami, J. Luo, and A. Jen
  • 学会等名: Optical Society of America (OSA), The Advanced Photonics for Communications Congress 2014
  • 発表場所: San Diego, CA, USA,
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-17
  • 国際学会
• [図書] 「バイオセンサ」第3部「認識物質ごとに見るバイオセンサ製品化のための高機能化と問題点の解決策（緑色蛍光タンパク質を利用したバイオセンサの事例）」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 榎波康文
  • 総ページ数: 24
  • 出版者: (株)技術情報協会
• [備考] http://www.sceng.kochi-tech.ac.jp/yenami/
• [産業財産権] 「光変調器」 (2015)
  • 発明者名: 榎波康文
  • 権利者名: 榎波康文
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2015-004259
  • 出願年月日: 2015-01-13