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超小型・低消費電力のfin構造内蔵Si/LiNbO3超高速光変調器の研究開発

超小型、低功耗内置鳍片结构Si/LiNbO3超高速光调制器的研发

基本信息

批准号：
18K04294
负责人：
富田勲
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Gifu National College 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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

毎秒１０ギガビットを超える電気信号印加に対して半導体レーザー素子とは異なり出力光信号にチャーピング生成しない優れた電気光学特性を持つＬｉＮｂＯ３を利用し、低光損失、低光雑音、変調方式無依存の高速光信号を発生するＬｉＮｂＯ３光変調器が研究開発されている。しかし、デバイス長が数センチメートルもある当該光変調器の小型化に関しては、半導体微細加工で達成される精度・加工容易性と比較すると、最近ではＬｉＮｂＯ３をドライエッチング加工した小型変調器が製作されているものの、製造プロセスでのエッチングレート、精度、軽原子（Ｌｉ）拡散やコストの課題もあり、半導体プロセスでの費用対効果・完成度・完備性・安全性には及ばない状況である。そこで、半導体基板表面をパターニングし、スロット型光導波路を製作、ドーピング電極も形成し、LｉＮｂＯ３を接合するＳｉ／LｉＮｂＯ３融合型光変調器の性能・特性研究を進展させてきた。提案構造の光変調器の静的基礎特性（印加電圧・素子長、電極性能）を解析評価し、優れた特性が得られることを明らかにした（研究成果は前回報告時までに発表済み）。今回は、産業応用的な観点からパターニング容易な構造（簡素化したｆｉｎ構造）も併用し、変調ドーピングされたスロット光導波路および電気光学係数のより大きい材料も含めたデバイス構造提案により、静的特性の保持と動的特性（変調帯域）の改善に関する評価で良好な結果を得た。

The development of LiNbO3 optical modulators with excellent electrical and optical properties, low optical loss, low optical noise, and high speed optical signal generation independent of modulation mode is under way. In order to reduce the size of the optical modulator, it is necessary to achieve the accuracy and ease of processing of semiconductor micromachining. Recently, LiNbO3 has been used for manufacturing small optical modulators. Cost, completeness, safety, and condition of semiconductors Progress in the study of performance and characteristics of Si/LiNbO3 fusion type optical modulators for semiconductor substrate surface modification, semiconductor optical waveguide fabrication, semiconductor electrode formation, and LiNbO3 bonding The static basic characteristics of the proposed structure of the optical modulator (voltage, element length, electrode performance) were analyzed and evaluated, and the optimal characteristics were obtained. Now, the improvement of the electro-optical coefficient of the optical waveguide, including the structural proposal of the optical waveguide, the static characteristic and the dynamic characteristic (the tuning range) of the optical waveguide is evaluated well.