超音速フリージェットPVD法を用いた磁性薄膜集積型光非相反素子の創成

利用超音速自由喷射PVD方法创建磁性薄膜集成光学不可逆器件

• 批准号: 20K05365
• 负责人: 横井 秀樹
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05365/
• 关键词: 光非相反素子; 超音速フリージェットPVD法; 磁性ガーネット; シリコン

光通信システムでは、光源に用いられる半導体レーザの発振安定化のため、光非相反素子である光アイソレータが必要不可欠である。近赤外領域では、光アイソレータを構成するとき、使用波長域で透明であり、大きな磁気光学効果を示す磁性ガーネットが用いられる。非相反移相効果を利用した導波路型光アイソレータは、ファラデー回転型素子のように位相整合条件を満足する必要が無く、印加磁界の制御も容易である。Siなどの高屈折率材料を導波層とする磁気光学導波路では、伝搬する光波に大きな非相反移相量が生じることが研究代表者により報告されている。本研究では、任意の位置に任意の材料を直接成膜できる超音速フリージェットPVD法により、Si導波層上に磁性ガーネット薄膜を直接成膜して磁気光学導波路を製作し、得られた磁気光学導波路を用いて光アイソレータや光サーキュレータを実現することで、シリコンフォトニクスの更なる発展に寄与する。当該年度において、超音速フリージェットPVD法により、SOI (Silicon On Insulator) 基板上に局所的にSiO2膜を成膜し、SiO2膜が堆積されていない部分へCe置換Y3Fe5O12 (Ce:YIG) を成膜することで磁気光学導波路を製作した。今回用いた導波路製作プロセスでは、Si、Ce:YIGどちらの媒質に対してもエッチングプロセスが不要である。磁気光学導波路はCe:YIG/Si/SiO2構造となっており、導波路内を伝搬する光波に大きな非相反移相量が生じることが期待できる。製作した磁気光学導波路に導波光学に基づいて光波を結合し、出力端における近視野像を観察したところ、光波が十分に閉じ込められて伝搬していることが確認できた。

Optical communication system, light source, semiconductor, vibration stabilization, optical non-inverting element, optical fiber, optical fiber Near infrared field, optical field Non-inverse phase shift effect is used in the waveguide type optical fiber, and the phase integration condition of the waveguide type optical fiber is sufficient. It is easy to control the magnetic field. Si: High refractive index material waveguide layer, magnetic optical waveguide, light wave, large phase shift, research representative report In this study, films were directly formed on arbitrary materials at arbitrary positions by supersonic PVD method. Magnetic thin films were directly formed on Si waveguide layers. Magnetic optical waveguides were fabricated. The development of magnetic optical waveguides was achieved. During the year, the SiO2 film was deposited on the SOI (Silicon On Insulator) substrate by the supersonic PVD method, and the SiO2 film was partially deposited by Ce substitution for Y3Fe5O12 (Ce:YIG). This time, we will use the medium of waveguide fabrication to prepare the waveguide. Magnetic optical waveguide Ce:YIG/Si/SiO2 structure, optical waveguide transmission, large non-opposite phase shift generated, expected The optical waveguide is made of magnetic materials, and the optical waveguide is made of optical materials. The optical waveguide is made of optical materials, and the optical waveguide is made of optical materials.

项目成果

超音速フリージェットPVDによるYIG膜の形成

超音速自由喷射PVD形成YIG薄膜

• 发表时间: 2021
• 作者: 長谷川裕之;湯本敦史;横井秀樹;松崎真悟
• 通讯作者: 松崎真悟

超音速フリージェットPVD法によるSi導波層を有する磁気光学導波路の製作

超声速自由喷射PVD法制备硅波导层磁光波导

• 发表时间: 2021
• 作者: 道野司;横井秀樹;湯本敦史
• 通讯作者: 湯本敦史

Creation of magnetic thin film integrated optical non-reciprocal element using supersonic free jet PVD method

超音速自由喷射PVD法制备磁性薄膜集成光学不可逆元件

• DOI: 10.21820/23987073.2022.1.56
• 发表时间: 2022
• 期刊: IngentaConnect
• 作者: 小林弘和,横川恒助,岩下克;Hideki Yokoi
• 通讯作者: Hideki Yokoi

Magneto-optic waveguides with Si guiding layer fabricated by supersonic free-jet PVD

超声速自由喷射PVD制备硅引导层磁光波导

• 发表时间: 2023
• 作者: T. Michino;A. Yumoto;H. Yokoi
• 通讯作者: H. Yokoi

Magneto-optic waveguides fabricated by supersonic free-jet PVD for optical isolator with Si guiding layer

超声速自由喷射PVD制备硅引导层光隔离器磁光波导

• 发表时间: 2021
• 作者: S. Matsuzaki;A. Yumoto;H. Hasegawa;H. Yokoi
• 通讯作者: H. Yokoi