高速半導体光スイッチとその応用

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究期間では、当研究室で提案、開発してきた半導体高速光スイッチである部分屈折率変調多モード干渉導波路型光スイッチ(MIPS-P)について、これまでに実際に電流パルス変調により数ナノ秒の高速応答を確認してきたが、過渡応答に不用な振動成分や遅い成分があることが問題であった。これを解決することが今後の展開に必要不可欠であったことから、まずその原因について理論的に検討し、注入キャリアの変調領域からの拡散広がりによるものであることを明らかにした。その考察を元に、キャリア拡散を抑圧すべく電流狭窄構造の機能に加えて、位相変調をより確実に行う素子構造としてマッハツェンダ型多モード干渉導波路型光スイッチ(MIPS-MZI)について、基本特性を解析により明らかにした。その結果、同時に素子サイズも70%位のコンパクト化が可能となり、そして-30dB以下の低クロストークスイッチングをより低い電流で達成可能であることを分かった。現在素子作製を進めている。他方、低コストで高機能な光プラットフォームを目指して、シリコン導波路を用いた超高密度波長多重システムに対応したチューナブルバンド選択インターリーバスイッチを開発した。まず周期約230nm、深さ約1μm位の高品質シリコン導波路ブラッググレーティングを電子ビーム露光とDeep-RIE及びICP-RIEを駆使して作製する技術を確立した。さらにやはり研究室で提案した中モードサイズ導波路を用いて、マイケルソン干渉計に上記ブラッグ回折格子を装荷し、また位相調整電極を形成したデバイスを作製し、実際にITUに準拠した波長間隔0.8nm、選択バンド幅4nm、波長可変幅2nmで、選択波長群を間欠的にスイッチング可能なチューナブルインターリーバスイッチを実現し、今後の低コスト高機能光LAN用光デバイスの有効性を明らかにした。現在3件論文投稿準備中である。