2014 Fiscal Year Annual Research Report
ワンチップ光電融合ルータに向けたシリコン－化合物半導体ハイブリッドデバイスの研究
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14J02327
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
林 侑介 東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | シリコンフォトニクス / ハイブリッドレーザ / 直接接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年のインターネットトラフィック増大に伴い、光通信において高効率・大容量なルーティングシステムが求められている。このようなシステムを構築する方法のひとつとして、OEO (光-電気-光)変換をOOO変換で代替した光ルータの実現が期待されている。この光ルータ機能をワンチップサイズで実現可能な方法として、申請者の研究グループでは、直接貼り付けを用いたIII-V/Siハイブリッド集積を提案している。これにより、光能動素子と光受動素子を同時集積しつつ、光電融和性の高い大規模光集積回路の実現が可能である。
光電融和ルータへの導入に向けた高効率III-V/Siハイブリッドレーザについて研究を進め、本年度は以下の研究成果を挙げた。
1. AlInAs酸化電流狭窄層の導入に向けて、酸化に必要とされる500℃近い高温加熱がSOI上III-V族活性層の発光効率に与える影響を検討した。貼り付けた基板の層構造、酸化時の温度シーケンスの2点を変更することにより、酸化工程のダメージが抑制される可能性を見出した。
2. プラズマ活性化貼付法を用いてリング共振器ミラー装荷型GaInAsP/SOIハイブリッドレーザを作製した。デューティ比0.1%のパルス電流で励起し、しきい値電流66 mAで発振動作を確認した。同時に、発振スペクトルからリング共振器ミラーに由来する反射特性を確認した。外部微分量子効率は1.8%と低いが、これは電流狭窄構造の導入とリング共振器ミラーの反射率制御により向上できることが計算により見積もられている。
今後はレーザの高効率動作を達成するとともに、複数の光能動素子を集積し、波長変換器等の複雑なシステムの構築を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度はN2プラズマ活性化貼り付け法によるハイブリッドレーザの作製に取り組み、リング共振器ミラー装荷型GaInAsP/SOIハイブリッドレーザで初めての発振動作を確認した。本年度では同時に、酸化に必要とされる500℃近い高温加熱がSOI上III-V族活性層の発光効率に与える影響を明らかにしており、基板層構造と酸化時の温度シーケンスを変することで活性層へのダメージを抑制できることがわかっている。したがって、この酸化方法を用いることでAlInAs酸化電流狭窄層を貼り付け基板上に形成することができ、レーザの高効率動作が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
電流狭窄構造の導入とリング共振器ミラーの反射率制御によりレーザ特性の向上を目指す。同時にヒータによる熱光学効果を利用することでレーザの波長可変動作を実現していく。さらに、レーザと同工程で作製可能な光増幅器についても検討を進め、複数機能の同時集積を目指す。複数の光能動素子を同一基板上に集積することで、波長変換器などの複雑なシステムの構築が期待される。
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Research Products
(5 results)
