テラビット級大容量光データリンクを可能とする多波長レーザアレー

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次世代の加入入者系やローカルエリアネットワーク(LAN)において10ギガビット/秒以上の高速化のためには,波長分割多重方式が有効であり,小型で2次元アレイ化が可能な多波長面発光レーザアレーが期待される.本研究では凹凸のある基板上に減圧有機金属気相成長法で面発光レーザを結晶成長することにより,共振波長をウェハ面内で変化させ,多波長集積化を目指している.今年度は実験的にパターン形状と波長シフト量を見積もり,そこから等波長間隔多波長面発光レーザアレイの設計を行った.共振波長のパターン幅依存性を調べ、これを基に20nm間隔のパターン基板を設計した.20nm間隔,6チャンネルのレーザを実現し,その制御性について検討した.また有機金属成長法での境界層内の気相拡散モデルによる波長制御のシミュレーションを行い,このモデルによるパターン基板上の波長制御の設計指針を明らかにした.これらに必要なパラーメータを実験とのフィッティングで求め,より複雑なパターンの設計に対応するため,3次元に計算領域を拡大した,新しいパターン基板の設計を行った.発振波長20nm間隔,10チャネルを想定して180nmの波長範囲で線形に波長を変化させるパターンを設計した.この結果から,平坦な部分に溝,リッジを用いた場合と同じ程度の波長範囲をもつレーザアレーを作製することが初めて可能となった.このように,複雑なパターンを用いた場合の膜厚変化が予測でき,波長域拡大,高密度集積,波長制御性向上などに有効なツールになると考えられる.以上のように多波長面発光レーザアレイの基礎検討を行い,テラビット級大容量光データリンク実現の可能性を示した.