ErSiO超格子結晶用いたのSi光回路集積化導波路増幅器の開発

利用ErSiO超晶格晶体研制硅光路集成波导放大器

• 批准号: 19023002
• 负责人: 一色 秀夫
• 金额: $ 4.61万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19023002/
• 关键词: 超格子; 先端機能デバイス; 光物性; フォトニックネットワーク; 光導波路増幅器

近年CMOSプロセスを利用したSi細線導波路の開発が進み、シリコンLSIおよび信号処理システムに光配線を導入する"シリコンフォトニクス"が提唱された。Si基板上への光源、光増幅器の集積化はシリコンフォトニクス実現に向けた試金石となる。本研究ではその発光材料として、我々のグループが開発したErSiO超格子を提案する。この結晶はErを構成元素とし周期0.86nmの超格子構造となっている。そのため結晶欠陥や偏析がなく濃度消光が抑制され、均一な結晶場により室温でも線幅4meVのPL微細構造が観測される。詳細の解析の結果、ErSiO超格子はEr_2SiO_5の組成を有する層状結晶であることが分かった。今年度はEr_2SiO_5結晶の光学特性の詳細を調べるともに、Er_2SiO_5導波路発光デバイスの光学利得について検討を行った。アップコンバージョンを考慮した解析から、導波路長1mm以下で10dBの光学利得が可能であると見積もられた。また本研究では、Er_2SiO_5結晶を新たな光増幅媒質とする小型光導波路増幅器の検討を行った。Si細線導波路と結合可能なSiガイド層埋め込み型Er_2SiO_5光導波路を提案、作製し良好な導波特性を得た。

In recent years, the development of CMOS thin wire waveguides has been improved, and the optical distribution of CMOS LSI and signal processing systems has been improved. Integrated light source and amplifier on Si substrate In this study, we propose a new type of light-emitting material, ErSiO superlattice. The crystal structure of Er has a period of 0.86 nm. Crystal segregation, concentration extinction, uniform crystal field, room temperature, 4meV PL microstructure were measured. Detailed analysis results, ErSiO superlattice Er_2SiO_5 composition, there are layered crystals, such as: This year, the optical properties of Er_2SiO_5 crystals are carefully tuned, and the optical gain of Er_2SiO_5 waveguide is discussed. The optical gain of 10dB for waveguide lengths of less than 1mm is considered. In this paper, a new optical amplitude-amplifying medium, Er_2SiO_5 crystal, is studied. Si thin wire waveguide and Si thin layer buried Er_2SiO_5 optical waveguide are proposed, fabricated and have good waveguide characteristics.

项目成果

Er_2SiO_5結晶の発光特性と光導波路増幅器への応用

Er_2SiO_5晶体的发光特性及其在光波导放大器中的应用

• 发表时间: 2008
• 作者: 一色 秀夫;牛山 智幸;中島 崇之;王 興軍;木村 忠正
• 通讯作者: 木村 忠正

Toward small size waveguide amplifiers based on erbium silicate for silicon photonics

• DOI: 10.1093/ietele/e91-c.2.138
• 发表时间: 2008-02-01
• 期刊: IEICE TRANSACTIONS ON ELECTRONICS
• 影响因子: 0.5
• 作者: Isshiki, Hideo;Kimura, Thdamasa
• 通讯作者: Kimura, Thdamasa

シリコン・フォトニクスにおける発光デバイス(招待講演)

硅光子学中的发光器件（特邀报告）

• 发表时间: 2007
• 作者: 大江将己;一色秀夫;木村忠正;木村忠正
• 通讯作者: 木村忠正

Highly oriented ErSiO supeiiattice crystal growth on crystalline Sol-gel buffer

在结晶溶胶-凝胶缓冲液上高度取向的 ErSiO 超晶格晶体生长

• 发表时间: 2007
• 作者: Y.Nakayama;H.S.Choi;H.Isshiki;T.Kimura
• 通讯作者: T.Kimura

Formation of highly oriented layer-structured Er2SiO5 films by pulsed laser deposition

• DOI: 10.1016/j.physe.2008.08.013
• 发表时间: 2009-05
• 期刊: Physica E-low-dimensional Systems & Nanostructures
• 影响因子: 3.3
• 作者: T. Kimura;Yasuhito Tanaka;H. Ueda;H. Isshiki