2022 Fiscal Year Annual Research Report
Semiconductor Laser Diode toward Ultimate High-Speed Modulation
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22H01556
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
浜本 貴一 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (70404027)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 芳康 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (00345422)
姜 海松 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (00738049)
加藤 和利 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (10563827)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | PPR / 周波数応答 / アクティブMMIレーザ / DBR / 垂直グレーティング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度では、新たにグレーティング構造を有するアクティブMMIレーザの設計について検討を進めた。グレーティング構造として、結晶再成長工程を必要とせず、かつ、ハイメサ導波路構造との親和性に優れる垂直グレーティングを選択し、レーザ前端及び後端にグレーティングを配置するDBR構造とした。分岐導波路側のグレーティングについては、その中心波長を微細にずらすことにより、設計上はレーザ中心波長とは異なるサブピークを生成できる設計が可能となることを明らかにした。また垂直グレーティングを形成する場合、グレーティングピッチは200 nm程度でありながら、深さ方向には数umと非常に高いアスペクト比でエッチングを行う必要があることを明らかにした。このことから、結晶層構造を見直し、なるべくエッチング深さが浅くて済むような結晶成長構造を再設計したうえで、ウェハ発注を進めた。またエッチング深さが深いことからグレーティングが実際には形成されないリスクもあった。このため当該年度ではInP/InGaAsP系に対して深いエッチング深さでかつ高アスペクト比のグレーティング形成が可能かどうかプロセス面での検討を進めていった。以上の検討結果から、DBR構造を有するアクティブMMIレーザの実現にめどがたった。一方で、深いエッチング深さを実現するためには、エッチングマスクとして高い選択比が期待できるSiO2マスクを採用する必要があったが、そのためにはSiO2マスクを形成するための技術も確立する必要がある。一般にSiO2を高精細パターンのマスクとして加工するためには、他対レジストにおいて高いSiO2選択比も必要となるが、一般にSiO2選択比は1:1もしくはそれ以下というケースが多い。そこで本学ではこのドライエッチング条件についても検討を進め、3:1となるエッチング条件が可能となることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
垂直グレーティングを実現するうえでの技術的要はSiO2マスク加工にある。この加工には、本学で保有するICPドライエッチング装置を使う計画としていたが、条件検討中に装置に不具合が発生し、その修理・再稼働に時間を要してしまった。このことを主要因として、当初の計画に対して凡そ半年程度の遅れが発生している。このため、当初計画していたレーザ試作については2023年度に繰り越したうえで終了させている。
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| Strategy for Future Research Activity |
レーザ試作については2023年度に繰り越したうえで終了することができた。今後は試作素子の評価を進め、高い周波数応答特性実現に向けたフォトン・フォトン共振（PPR）に関する基礎データ蓄積などを進めていく計画である。
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