光磁気変換を用いたシリコン導波路型光メモリの開発

本年度は、導波路型磁気光学メモリの実現に向けて、記録動作に関する検証をさらに進めた。また、記録と再生動作の両方が可能なメモリの設計を行った。前年度までに、記録層用の薄膜磁石CoFeBを堆積したシリコン導波路サンプルを作製し、CW光を用いて光導波路を介したキュリー点記録に初めて成功していた。本年度はメモリの記録動作に関する検討をさらに進め、CW光の代わりに光パルスを用いたキュリー点記録を検証した。その結果、CW光のみならず、パルス幅50ns、ピークパワー50mWの光パルスを用いたキュリー点記録に成功した。キュリー点記録に必要な光エネルギーや速度は導波路上の薄膜磁石のサイズを小さくすることで削減することができ、シミュレーション結果から、0.45マイクロメートル×2マイクロメートル サイズの薄膜磁石を用いることでピークパワー30mW、パルス幅1nsの光パルスでもキュリー点記録が実現できることを示した。この結果は国際会議OFCにおいて発表済みした。また、Optics Expresss誌に採択済みで、その内容をEditorから評価されたことからプレスリリースされる予定である。続いて、記録と再生動作の両立が可能な磁気光学メモリの設計を進めた。当初検討していた構造では、リング共振器上に光吸収が大きな記録材料を配置していたためにリング共振器のQ値が大幅に低下し、良好な消光比を得るのは困難であった。そこでリング共振器の外側に再生光を入力する導波路とは別の記録用の導波路を設け、その上に記録材料を配置し、外側からリング共振器下の再生層を磁化可能な構造を提案した。新しく提案した構造を用いることで消光比20dB以上のメモリ動作が実現可能であることを示した。

本年度は、導波路型磁気光学メモリの実現に向けて、記録動作に関する検証をさらに進めた。また、記録と再生動作の両方が可能なメモリの設計を行った。前年度までに、記録層用の薄膜磁石CoFeBを堆積したシリコン導波路サンプルを作製し、CW光を用いて光導波路を介したキュリー点記録に初めて成功していた。本年度はメモリの記録動作に関する検討をさらに進め、CW光の代わりに光パルスを用いたキュリー点記録を検証した。その結果、CW光のみならず、パルス幅50ns、ピークパワー50mWの光パルスを用いたキュリー点記録に成功した。キュリー点記録に必要な光エネルギーや速度は導波路上の薄膜磁石のサイズを小さくすることで削減することができ、シミュレーション結果から、0.45マイクロメートル×2マイクロメートル サイズの薄膜磁石を用いることでピークパワー30mW、パルス幅1nsの光パルスでもキュリー点記録が実現できることを示した。この結果は国際会議OFCにおいて発表済みした。また、Optics Expresss誌に採択済みで、その内容をEditorから評価されたことからプレスリリースされる予定である。続いて、記録と再生動作の両立が可能な磁気光学メモリの設計を進めた。当初検討していた構造では、リング共振器上に光吸収が大きな記録材料を配置していたためにリング共振器のQ値が大幅に低下し、良好な消光比を得るのは困難であった。そこでリング共振器の外側に再生光を入力する導波路とは別の記録用の導波路を設け、その上に記録材料を配置し、外側からリング共振器下の再生層を磁化可能な構造を提案した。新しく提案した構造を用いることで消光比20dB以上のメモリ動作が実現可能であることを示した。