Study on a phase-change optical switch for low-power-consumption reconfigurable photonic networks

低功耗可重构光子网络相变光开关研究

基本信息

  • 批准号:
    21H01398
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

GST、GSSTをシリコン光導波路上に装荷した場合の材料寸法と位相変化、損失の関係を検討した。Si光導波路上でGST、GSST等の相変化材料を装荷する部分は、長さ100 ミクロンのテーパ導波路により、2.0 ミクロンまで幅を広げる。相変化材料の幅は1.0 ミクロンと仮定する。マッハツェンダー型光スイッチをプッシュプル動作させる場合に90度の位相変化が必要である。約1.8 ミクロンのGST長が必要であり、アモルファス状態での損失が約1 dB、結晶状態での損失が約14 dBとなる。一方、GSST膜厚が30 nmの場合に、90度の位相変化が得られるとき、約1.7 ミクロンのGSST長が必要であり、アモルファス状態での損失が1 dB未満、結晶状態での損失が約5 dBとなる。GSTよりも高性能なマッハツェンダー型光スイッチを構成できることを示している。クロスポイント型では、導波路の交差部に相変化材料の円形薄膜を装荷する。プッシュプル動作のためにマッハツェンダー光回路の二つのアームには、90度の位相差を与えている。GSTの場合、直径0.86 ミクロンの薄膜を装荷すれば、交差あたり90度の位相変化が得られるので、各アームに一つのクロスポイントがあればスイッチ動作が可能である。一方、GSSTの場合は、直径0.95 ミクロンの薄膜を装荷すれば、交差あたり90度の位相変化が得られる。各アームに二つのクロスポイントがあれば良い。シリコン光導波路に直接電流を注入して加熱する光スイッチ、pn接合部を加熱する光スイッチ、TiNヒータによって加熱する光スイッチ、上部から光を照射して加熱する光スイッチとその構成要素を切り出した素子などが搭載されたシリコンベース回路の試作も実施した。
The relationship between material size, phase change and loss of GST and GSST in optical waveguide is discussed. Si optical waveguide, GST, GSST and other phase transition materials loaded on the part of the length of 100 minutes of the waveguide, 2.0 minutes of the amplitude of the wave The amplitude of the phase transition material is 1.0. 90 degrees of phase change is necessary The GST length of the crystal is about 1.8 dB. The loss of the crystal state is about 1 dB. The loss of the crystal state is about 14 dB. For example, when the GSST film thickness is 30 nm, the phase change of 90 degrees is about 1.7 degrees, and the GSST length is about 1.7 degrees. The loss in the crystal state is about 5 dB. GSTs are high performance optical components. A thin film of phase transition material is loaded at the intersection of the waveguide and the waveguide. The optical circuit has a phase difference of 90 degrees. GST case, diameter of 0.86 ° film loading, cross difference of 90 ° phase change, each type of film loading, cross difference of 90 ° film loading. In the case of a square, GSST, a thin film with a diameter of 0.95 ° is loaded, and a phase difference of 90 ° is obtained. Each of the two groups is a good match. Direct current injection into the optical waveguide, heating of the optical fiber, pn junction, heating of the optical fiber, TiN coating, heating of the optical fiber, upper part of the optical fiber, heating of the optical fiber, cutting out of the optical fiber, loading of the optical fiber, test operation of the optical fiber circuit.

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Design of an optical triode switch using phase-change material
  • DOI:
    10.1587/elex.19.20220155
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kenta Sakamoto;H. Tsuda
  • 通讯作者:
    Kenta Sakamoto;H. Tsuda
A low crosstalk optical wavelength filter consisting of a Si arrayed-waveguide grating and Bragg grating tunable filters
由硅阵列波导光栅和布拉格光栅可调谐滤波器组成的低串扰光学波长滤波器
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yuta Yagi;Hiroyuki Tsuda
  • 通讯作者:
    Hiroyuki Tsuda
シリコンアレイ導波路回折格子とブラッググレーティングフィルタを接続した低クロストーク光フィルタの特性
连接硅阵列波导光栅和布拉格光栅滤波器的低串扰光学滤波器的特性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    八木勇太;津田裕之
  • 通讯作者:
    津田裕之
シリコンアレイ導波路回折格子とブラッググレーティングフィルタを接続した低クロストーク光フィルタの設計
连接硅阵列波导光栅和布拉格光栅滤波器的低串扰光学滤波器的设计
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    八木勇太;津田裕之
  • 通讯作者:
    津田裕之
シリコン光導波路によるグレーティングカプラ特性の入射角度依存性の検討
利用硅光波导研究光栅耦合器特性的入射角依赖性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中川大輔;津田裕之
  • 通讯作者:
    津田裕之
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