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磁気光学リング共振器を用いた超小型高速光スイッチの研究

利用磁光环谐振器的超紧凑高速光开关研究

基本信息

批准号：
16656110
负责人：
横山新
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656110/
关键词：
磁気光学材料リング共振器 Bi_3Fe_5O_<12>ファラデー効果ファラデー効果性能指数 RFスパッタ法右・左回転円偏光低電圧駆動光スイッチ磁気光学効果高周波スパッタ Mgo基板 GGG基板リング光共振器高周波スパッタリング磁場印加偏光面回転

项目摘要

磁気光学材料(磁場印加で屈折率が変化する)を用いたリング共振器光スイッチを提案した。入力した直線偏光は,右回りと左回りの円偏光に分解して考えることができる。磁場を印加すると、右・左回転円偏光それぞれに対する屈折率変化の符号が異なるため、共振特性は2つのピークに分裂する。Bi置換Y_3Fe_5O_<12>膜を用いると10dB以上のスイッチングゲインが期待できることがシミュレーションにより確認された。このデバイスの特徴は、入力光の偏光面によらず(TE波でもTM波でも)ほぼ同じ共振スプリット特性が得られるため、集積化が難しい偏光素子が不要なこと、および電流駆動のため低電圧動作が可能なことである。磁気光学効果の大きいBi_3Fe_5O_<12>(以降BIG)を用い、18turnの直径1μmの銅線コイルで磁場を発生した場合、40mV、1mAで直径10μmのリングスイッチを駆動できることが試算された。動作速度は磁区の反転速度で決まり、その時間は10^<-2>ms程度と報告されているので動作周波数は100MHz程度と速くはない。BIG膜をRFスパッタ法により作製した。室温で作製したアモルファスBIG膜をレジストプロセスとウェットエッチングにより光導波路に加工し光伝播損失を測定した結果約100dB/cmを得た。BIGの光伝播損失が大きいのでSi導波路を直列に接続した試料を作製し、磁場を導波路方向に印加しファラデー効、果を測定した。0.2Tの磁場印加によって光(波長1.5μm)強度が約3.2%変化した。この値からファラデー回転角として363deg/cmが得られた。この値は単結晶薄膜の約1/28である。一方ファラデー効果性能指数=ファラデー回転角(deg/cm)/吸収損失(dB/cm)として3.64(deg/dB)が得られた。この値は単結晶薄膜の約1/30の値である。室温で形成したアモルファス膜で比較的大きな磁気光学効果が得られたことから、光配線LSIの金属配線層の上層に磁気光学効果光スイッチを作製できる見通しが得られた。今後リング共振器を試作しスイッチ動作を実証したい。

Magnetic optical materials (magnetic field, refractive index, etc.) The input force is linearly polarized, and the right side is polarized. The sign of the polarization of the magnetic field is different from that of the resonance characteristic. Bi-substituted Y_3Fe_5O_films are used for the determination of the temperature and temperature of the films above <12>10 dB. The characteristics of the incident light, polarization plane (TE wave, TM wave) and resonance characteristics are obtained, and the current fluctuation and low voltage operation are possible. Magnetic optical effect of large diameter Bi_3Fe_5O_<12>(to reduce BIG) in use, 18turn copper wire diameter of 1μm when the magnetic field is generated, 40mV, 1mA diameter of 10μm of the magnetic field is generated. The speed of operation is determined by the reverse speed of the magnetic field, and the time of operation is determined by the speed of operation<-2>. BIG film is produced by RF. At room temperature, the BIG film was fabricated and the optical transmission loss measured was about 100dB/cm. BIG optical transmission loss is large, and the Si waveguide is connected to the sample. The magnetic field is connected to the waveguide direction. The intensity of light (wavelength 1.5μm) in the magnetic field of 0.2T changes by approximately 3.2%. The angle of rotation is 363deg/cm. The value of the crystalline film is about 1/28. A formula for the performance index of the absorption loss (dB/cm) is 3.64(deg/dB). This value is about 1/30 of the crystalline film value. At room temperature, a relatively large magneto-optical effect is formed on the upper layer of the metal alignment layer of the optical alignment LSI, and the magneto-optical effect is formed on the upper layer of the metal alignment layer. In the future, the resonator will be tested.