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高Q値フォトニック結晶ナノ共振器結合系の高速電気制御による光の動的制御の研究

高Q值光子晶体纳米腔耦合系统高速电控光动态控制研究

基本信息

批准号：
22H01988
负责人：
浅野卓
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

我々はこれまでに高Q値フォトニック結晶共振器やその結合系に光を保持している間に屈折率分布を変化させることで、光を動的に操作する技術を提案し、その実証に取り組んできた。これは物理的に興味深いだけでなく、シリコンチップ上での光バッファメモリー、光波長変換、光の時間反転などの実現につながる有望な技術である。しかし従来、屈折率制御はチップ外部から光パルスを照射することでキャリアを励起する手法で行っており、その光源も含めると制御系が巨大になることや、複数の個所を任意のタイミングで制御するような複雑な制御ができないなどの課題があった。そこでフォトニック結晶共振器結合系に面内p-i-n構造を導入して電気的に屈折率を高速に制御できる機構を付加することを検討し、ごく最近その実現に成功した。しかしながら、プロセスの複雑化に伴う汚染、結合共振器やp-i-n構造が十分に最適化できていないことなどの課題が残っている。そこで本年度は電気的屈折率制御機構導入のために複雑化したプロセスに伴う共振器の汚染の抑制方法を検討した。より具体的には(a)プロセス時に共振器領域を汚染から分離するための保護膜の利用、および(b)作製後の共振器の表面の清浄化の２つを中心とした検討を行った。また電極材料をAlからAu/Crへ変更することで、最終工程であるドライHFによる下部SiO2層の除去の直前に、弱い酸洗浄を行って表面を清浄化するプロセスも導入した。さらにAu/Cr電極への変更によりワイヤーボンディングの温度が低下することで、この工程における汚染も低減できた。これらの検討の結果、これまでは200万程度以下であった電気制御機構付きの結合共振器系のQ値が、その2倍程度の400万程度まで向上するという大きな成果を得た。また共振器Q値を保ちながら共振器間結合定数を増大させる試みに関しても、検討を開始した。

We propose a new technology for the operation of high Q crystal resonators and their combination systems, such as light retention, temporal refractive index distribution, and light motion. This is a technology that is very interesting in physics, which is very interesting in light, wavelength conversion, and time reflection. The object of the invention is to control the light source of the external light source and the excitation of the external light source, to control the system of the external light source and the excitation of the external light source. The in-plane p-i-n structure of the crystal resonator bonding system has been successfully introduced into the high-speed control mechanism. The problem of optimization is due to contamination and the combination of resonator and p-i-n structure. This year, the introduction of a refractive index control mechanism for electrical energy is discussed. Specifically,(a) the use of protective films for the contamination of resonator areas,(b) the cleaning of resonator surfaces after fabrication, and (c) the center of the resonator are discussed. The electrode material is Al, Au, Cr, Al, Cr, Cr, The Au/Cr electrode is changed to reduce the temperature of the electrode. The Q value of the combined resonator system of the electric control mechanism is less than 2 million, and the Q value of the combined resonator system is twice that of 4 million. The resonator Q value is maintained, and the number of combinations between resonators is increased.