光磁気変換を用いたシリコン導波路型光メモリの開発

利用磁光转换开发硅波导光学存储器

• 批准号: 20J11225
• 负责人: 村井 俊哉
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J11225/
• 关键词: シリコンフォトニクス; 磁気光学; 光導波路; 光メモリ; 磁気光学材料

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。

This year, the waveguide type magnetic optical fiber is shown and recorded, and the recorded action is recorded and verified.また、Recording and regenerating actions are possible and designed by なメモリの行った. In the previous year, the thin film magnet CoFeB used in the recording layer was deposited and used as a waveguide waveguide.をProduction, CW light, using いて optical waveguide を introducer and したキュリー recorded the success of the first にめて. This year's action records are recorded by はメモリのに关する検柂をさらに入め, and CW Hikari's のdai わりに光パルスを is recorded by いたキュリーpoint by を検证した. The results of その, CW light のみならず, パルス width 50ns, ピークパワー50mW の光パルスを are recorded with いたキュリー points and the success is achieved.キュリーPoint Recording Necessary な光エネルギーや Speed は Film Magnet on the Guide Wave Path のサイズを小さくすることでSharp Minus することができ、シミュレーション result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 thin film magnet をいることでピークパワー30mW, パルス width 1nsの光パルスでもキュリーPoint recordが実appearsできることをshowした. The result of the international conference OFC is the result.また、Optics Expresss 志に选択済みで、そのcontent をEditorから Comment価されたことからプレスリリースされる簧ある.続いて、Recording and reproducing actions are possible and the design of magnetic and optical materials is advanced. At the beginning, we discussed the structure of the structure and the configuration of the recording material that absorbs light on the resonator. The quality of the resonator is greatly reduced, and the extinction ratio of the good extinction ratio is difficult to achieve. The outside of the resonator has a regenerated light input and a waveguide for recording. The upper recording material is arranged, and the reproducing layer under the external resonator is magnetized and the structure is proposed. It is possible to use a new motion sensor with an extinction ratio of 20dB or more in the proposed structure.

项目成果

Light-induced thermomagnetic recording of thin-film magnet CoFeB on silicon waveguide for on-chip magneto-optical memory

用于片上磁光存储器的硅波导薄膜磁体 CoFeB 的光致热磁记录

• DOI: 10.1364/oe.448460
• 发表时间: 2022
• 期刊: Opt. Express
• 作者: Shuyuan Liu;Zhu Liang;Mario A. Serrano-Nunez;Toshiya Murai
• 通讯作者: Toshiya Murai

Magneto-Optical Isolator and Self-Holding Optical Switch Integrated with Thin-Film Magnet

• DOI: 10.1364/cleo_si.2020.stu3o.2
• 发表时间: 2020-05
• 期刊: 2020 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO)
• 作者: T. Murai;Y. Shoji;N. Nishiyama;T. Mizumoto

Magneto-Optical Microring Switch Based on Amorphous Silicon-on-Garnet Platform for Photonic Integrated Circuits

• DOI: 10.1587/transele.2019ocp0003
• 发表时间: 2020-11
• 期刊: IEICE Trans. Electron.
• 作者: T. Murai;Y. Shoji;N. Nishiyama;T. Mizumoto

Light-induced Thermomagnetic Recording of Ferromagnetic Thin-film on Silicon Waveguide for Solid-State Magneto-Optical Memory

用于固态磁光存储器的硅波导上铁磁薄膜的光感热磁记录

• 发表时间: 2022
• 作者: Murai Toshiya;Shoji Yuya;Nishiyama Nobuhiko;Mizumoto Tetsuya;Yuya Shoji;Yuki Hara;Shun Yajima;Shun Yajima;庄司 雄哉;矢島 駿;Shuyuan Liu;庄司 雄哉;谷口 翔平;Yuya Shoji;Zhu Liang;Yisheng Ni;庄司 雄哉;矢島 駿;峰村 大輝;Toshiya Murai
• 通讯作者: Toshiya Murai

アニール処理による Ce:YIG上 a-Si:H導波路の吸収損失低減

通过退火处理减少 Ce:YIG 上 a-Si:H 波导的吸收损耗

• 发表时间: 2020
• 作者: Murai Toshiya;Shoji Yuya;Nishiyama Nobuhiko;Mizumoto Tetsuya;Yuya Shoji;Yuki Hara;Shun Yajima;Shun Yajima;庄司 雄哉;矢島 駿;Shuyuan Liu;庄司 雄哉;谷口 翔平;Yuya Shoji;Zhu Liang;Yisheng Ni;庄司 雄哉;矢島 駿;峰村 大輝;Toshiya Murai;Daiki Minemura;Shuyuan Liu;Shun Yajima;Yuki Hara;谷口翔平;丹下湧斗;村井俊哉;Shuyuan Liu;峰村大輝;ラネプラヒュウェッジネランジト;矢島駿;峰村大輝;Tetsuya Mizumoto;Tetsuya Mizumoto;Toshiya Murai;矢島駿;原雄基;Ryota Yokoi;Daiki Minemura;村井俊哉;村井俊哉
• 通讯作者: 村井俊哉