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ARROW(共振反射型光導波路)は、シリコン等の半導体基板をもとに、コアと基板との間に高屈折率第1クラッド層と低屈折率第2クラッド層の2層一組の干渉反射クラッドを用いて、光をコアへ閉じ込める新構造光導波路である。光集積回路用導波路に適した数多くの特長を有し、さらに干渉反射クラッドが波長選択特性を持つので導波路型分波回路を構成できる。本研究では、将来の双方向ネットワーク光通信において大量に必要になる光合波・分波回路の一括大量技術の開発を目的として、このARROW型分波回路の設計および製作技術を開拓することとさらに半導体基板上に製作した光検出器と集積化したARROW型分波・受光集積素子の実現を目指した。
まず昨年度に開発した波動理論に基づくより厳密な光導波路解析法を用いて波長0.78μmと0.88μmの2波長を分波するARROW型分波回路の設計を行った。その結果、アイソレーション20dBが理論的に可能であることを示した。次にARROW型分波回路と半導体基板上の光検出器とを高効率で結合させる方法について検討し、第2クラッド層と基板との間に反射防止層を挿入すればコア層が厚くても検出器長0.1mm以下(従来の10分の1程度)で90%以上の高い結合効率が得られることを明らかにした。そして、これらの設計を基にARROW型分波・受光集積素子を試作し、波長0.78から0.88μm帯において中心波長0.82μmの明確な分波特性を測定し、この集積素子の基本的動作を確認した。また、ARROWの適用範囲の拡大を目的として、偏波選択特性を除去したARROW-B、および薄膜のパターンニングのみで3次元導波路化を達成できるストライプ横閉じ込め法を開発した。今後はさらに、分波・受光集積素子の特性改善と、光配線などのARROWのより広範な光集積回路への応用を検討する予定である。
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