プラズモン導波路を用いる光配線用超小型光検出器の研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24656046
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 荒井 滋久 東京工業大学, 量子ナノエレクトロニクス研究センター, 教授 (30151137)
• 連携研究者: 雨宮 智宏 東京工業大学, 量子ナノエレクトロニクス研究センター, 助教 (80551275)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: フォトディテクタ / 光配線 / 光エレクトロニクス / プラズモニクス

研究概要

半導体導波路型光デバイスにプラズモニクスの概念を融合することによって、高速性と微細性を兼ね備える導波路型フォトディテクタおよび変調器に関する研究を行った。
プラズモン受光器については、有限要素法解析を用いて500nm幅の細線導波路への結合効率および伝搬損失を求めると共に、実際に構造を試作した。電界吸収型プラズモン変調器について、キャリア解析および有限要素法を用いたモード解析の結果、バイアス印加時の変調効率4.5 dB/micronmeter、無バイアス時の損失は1.5 dB/micronmeterが得られ、性能指数としては世界の他のプラズモン変調器に比べて2－3倍程度良い値が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Three-dimensional Nanostructuring in YIG Ferrite with Femtosecond Laser (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya, A. Ishikawa, Y. Shoji, P. N. Hai, M. Tanaka, T. Mizumoto, T. Tanaka, and S. Arai
  • 雑誌名: Optics Lett. 巻: Vol. 39, No. 2 ページ: 212-215
  • DOI: 10.1364/OL.39.000212
  • 査読あり
• [雑誌論文] 【解説】オンチップ光通信に向けたプラズモニクス～世界の今とこれから～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 荒井滋久
  • 雑誌名: 光アライアンス(日本工業出版) 巻: Vol. 24, No. 9 ページ: 42-48
• [学会発表] Permeability control in InP-based photonic platforms (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya, T. Kanazawa, A. Ishikawa, J. Kang, N. Nishiyama, Y. Miyamoto, T. Tanaka, and S. Arai
  • 学会等名: The Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2014
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2014-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] Optical and magnetic microstructures in YIG ferrite fabricated by femtosecond laser (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Ishikawa, T. Amemiya, Y. Shoji, P. N. Hai, M. Tanaka, T. Mizumoto, S. Arai, and T. Tanaka
  • 学会等名: The 15th Int'l Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM 2014)
  • 発表場所: Vilnius, Lithuania
  • 年月日: 2014-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] Investigation of Optical Interconnection using Photonic Wire Bonding (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. Gu, T. Amemiya, A. Ishikawa, Y. Atsumi, J. Kang, Y. Hayashi, J. Suzuki, E. Murai, T. Hiratani, N. Nishiyama, T. Tanaka, and S. Arai
  • 学会等名: The 15th Int'l Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM 2014)
  • 年月日: 2014-06-18
• [学会発表] Three-dimensional Nanostructuring in YIG Ferrite with Femtosecond Laser (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya, A. Ishikawa, Y. Shoji, P.N. Hai, M. Tanaka, T. Mizumoto, T. Tanaka, and S. Arai
  • 学会等名: The Conference on Lasers and Electro-Optics 2014 (CLEO 2014)
  • 年月日: 2014-06-12
• [学会発表] Asymmetric Invisibility Cloaking Theory Based on the Concept of Effective Electromagnetic Fields for Photons (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya, M. Taki, T. Kanazawa, and S. Arai
  • 学会等名: APS March Meeting 2014
  • 年月日: 2014-05-06
• [学会発表] ギャッププラズモンとITOを利用したGaInAsP/InP GSPP変調器の特性解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村井英淳, 雨宮智宏, 顧之琛, 西山伸彦, 荒井滋久
  • 学会等名: 第61回春季応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] シリコンCMOSとの融合集積を目指したIII-V族光電子デバイスの現状と展望 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒井滋久
  • 学会等名: 電子情報通信学会2014年総合大会, 新潟, CK-1, エレクトロニクスソサイエティプレナリー講演2
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] フェムト秒レーザーによるYIGフェライト3次元光造形 (2014)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 石川篤, 庄司雄哉, P. N. Hai, 田中雅明, 水本哲弥, 田中拓男, 荒井滋久
  • 学会等名: 第61回春季応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] 光子における有効電磁場を使った非対称光学迷彩 (2014)
  • 著者名/発表者名: 雨宮智宏, 瀧雅人, 金澤徹, 荒井滋久
  • 学会等名: 第61回春季応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] フェムト秒レーザーを用いたCe : YIGへの3次元光ナノ加工 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川篤, 雨宮智宏, 庄司雄哉, P. N. Hai, 田中雅明, 水本哲弥, 田中拓男, 荒井滋久
  • 学会等名: 第61回春季応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] フォトニックワイヤーボンディングを用いたSi光回路間の伝搬特性解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 顧之琛, 雨宮智宏, 石川篤, 鈴木純一, 村井英淳, 姜晙炫, 平谷拓生, 渥美裕樹, 西山伸彦, 田中拓男, 荒井滋久
  • 学会等名: 第61回春季応用物理学会学術講演会
  • 年月日: 2014-03-17
• [学会発表] Photonic metamaterials for InP-based optical communication devices (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya
  • 学会等名: 3rd International Conference on Nanotek and Expo (Nanotek 2013)
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] Photonic metamaterials in semiconductor optical devices (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya, T. Kanazawa, A. Ishikawa, S. Myoga, J. Kang, N. Nishiyama, Y. Miyamoto, T. Tanaka, and S. Arai
  • 学会等名: 2013 EMN Open Access Week
  • 発表場所: Chengdu, China
  • 年月日: 2013-10-21
  • 招待講演
• [学会発表] Semiconductor Membrane Photonic Devices for Ultra-low Power Consumption Operation (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Arai, N. Nishiyama, T. Amemiya, T. Shindo, J. Lee, M. Futami, K. Doi, and T. Hiratani
  • 学会等名: IEEE Photonics Society Summer Topical Meeting Series 2013
  • 年月日: 2013-07-10
  • 招待講演
• [学会発表] Lateral Current Injection Type Membrane DFB Lasers (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Arai, N. Nishiyama, T. Amemiya, T. Shindo, M. Futami, and K. Doi
  • 学会等名: The Int.10th Conf. on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR 2013)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2013-07-04
  • 招待講演
• [学会発表] Electrically-driven Permeability- controlled Optical Modulator using Mach-Zehnder Interferometer with Metamaterial (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Amemiya, T. Kanazawa, A. Ishikawa, S. Myoga, E. Murai, T. Shindo, J. Kang, N. Nishiyama, Y. Miyamoto, T. Tanaka, and S. Arai
  • 学会等名: The Conference on Lasers and Electro-Optics 2013 (CLEO 2013)
  • 年月日: 2013-06-10
• [備考]
  • URL: http://www.pe.titech.ac.jp/AraiLab/index.html