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 detection system has been developed and the recording operation related detection system has been developed. The design of the recording and reproducing operation is possible. In the past year, thin film magnets for recording layers have been successfully deposited on optical waveguide layers. This year, the company will continue to improve the quality of its products and services. The results, CW light, range of 50ns, range of 50 mW, range of 50mW, range of 50mW. The required light generation speed of the thin film magnet on the waveguide is reduced to 0.45 mW and the required light generation speed of the thin film magnet on the waveguide is reduced to 30mW and the required light generation speed of the thin film magnet on the waveguide is reduced to 0.45 mW and the required light generation speed of the thin film magnet on the waveguide is reduced to 10 mW. The results of the international conference OFC are presented in the following ways: Optics Expressors is a collection of content from Editor to Editor. It is possible to improve the design of magnetic and optical media for recording and reproducing operation. In the first place, it is difficult to obtain a large optical absorption ratio and a good extinction ratio on the resonator. A structure is proposed in which a waveguide for reproducing light from the outer side of the resonator and a waveguide for recording are arranged on the upper side of the resonator and a reproducing layer under the outer side of the resonator is magnetized. The new structure can be used to reduce the extinction ratio of more than 20dB, and the operation can be realized.

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 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

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

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