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半導体フォトニック結晶における光の高次トポロジカル相の発現

半导体光子晶体中光的高阶拓扑相的表达

基本信息

批准号：
20J22862
负责人：
山口拓人
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
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 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

バレーフォトニック結晶（VPhC）導波路は導波路の途中に急峻な曲げが存在してもほぼ損失なく光を伝搬させることが可能なため、光集積回路の省面積化のためのプラットフォーム技術として近年注目されている。しかしながら、光の帯域内で動作実証を行ったVPhC導波路はこれまで電子線リソグラフィによって作製されたデバイスのみに限られていた。VPhC導波路デバイスの実用化のためには、より量産性に秀でたフォトリソグラフィ技術を用いて構造を作製できることが望ましい。そのため、我々は昨年度までに光近接効果を補正するための特殊なフォトマスクパターンを設計し、フォトリソグラフィを用いてSOI基板上に三角孔VPhC構造を作製する技術を確立させた。今年度は直線型導波路に加え、急峻な導波路曲げを2回含むZ型導波路の2種類のVPhC導波路デバイスを同じ導波路長を有するように設計・作製を行い、近赤外イメージングによるデバイスの光学評価を実施した。その結果、我々は両導波路において通信波長帯の波長ではほぼ同程度の強度の透過光を観測することに成功した。本結果はフォトリソグラフィで作製した我々の導波路デバイスにおいても、VPhC導波路で期待されるような導波路曲げに対してロバストな光伝搬特性を有することを示唆している。また、上述の光学実験ではデバイスのクラッド材料であるシリカのライトラインより上の周波数領域においても同様の急峻な曲げに強い光伝搬特性をVPhC導波路が保持していることを見出した。これは従来の線欠陥ベースのPhC導波路では確認できなかった現象であることから、トポロジカルPhC導波路における光閉じ込めのメカニズムが特異的であることを示しており今後本現象の物理的解明が期待される。

VPhC waveguide is an important part of optical waveguide. It is possible to save area of optical integrated circuit. The VPhC waveguide is used to control the operation of the optical system. VPhC waveguide technology is widely used in the field of production and application. The technology of manufacturing triangular hole VPhC structure on SOI substrate was established. This year, we have implemented the design and production of two types of VPhC waveguide devices with the same waveguide length for linear waveguides, sharp waveguide curves, and two-loop including Z waveguides, and implemented optical evaluation of devices for near-infrared equipment manufacturing. As a result, we have successfully measured the wavelength and intensity of transmitted light in the wavelength band. The results show that the optical transmission characteristics of VPhC waveguides are expected to be improved by the improvement of the optical transmission characteristics of VPhC waveguides. In addition, the above mentioned optical properties of VPhC waveguides are maintained in the same frequency domain as those of the optical materials. The PhC waveguide is a special optical waveguide, and the physical solution of this phenomenon is expected to be solved in the future.

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

バレーフォトニック結晶とその光導波路への応用

谷光子晶体及其在光波导中的应用

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
岩本敏;吉見拓展;山口拓人;太田泰友;荒川泰彦
通讯作者：
荒川泰彦

Optical characterization of valley photonic crystal waveguides fabricated with CMOS-compatible process

采用 CMOS 兼容工艺制造的谷光子晶体波导的光学表征

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takuto Yamaguchi;Hironobu Yoshimi;Miyoshi Seki;Minoru Ohtsuka;Nobuyuki Yokoyama;Yasutomo Ota;Makoto Okano;Satoshi Iwamoto
通讯作者：
Satoshi Iwamoto

CMOS互換プロセスで作製したバレーフォトニック結晶導波路

使用 CMOS 兼容工艺制造的谷光子晶体波导