シリコン光導波路におけるラマン振動および赤外吸収効果

硅光波导中的拉曼振动和红外吸收效应

• 批准号: 14750569
• 负责人: 田邉 匡生
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750569/
• 关键词: シリコン; 光導波路; ラマン振動; 赤外吸収

本研究は微小なサイズを有するシリコンの光学的特性を明らかにするため、以下に挙げる4つの項目ついて、シリコン中の光導波に関する研究を行った。シリコン光導波路はシリコンエピタキシャルウェハーを基板として用いて、エピタキシャル層を導波路とした。屈折率に対するキャリア密度の負の効果を利用する方法であり、SOI (Silicon on Insulator)基板と同様に高い導波効果が期待されるものである。(1)シリコン光導波路作製技術の開発(2)1.5μm帯域における光導波路評価のための光学システムの構築(3)誘導ラマン効果に基づくシリコンラマンスペクトルの測定(4)シリコン導波路における光損失の評価シリコン光導波路は、Pドープn型Si(100)基板上におけるエピタキシャル層を導波路として用いた。キャリア密度は基板が10^<18>オーダー、エピタキシャル層が10^<14>オーダーである。基板上にマスクパターンをストライプが<110>方向となるように作製し、PCl_3ガスによる反応性イオンエッチングを行い、シリコン光導波路を作製した。断面サイズとして膜厚10μm、幅として6.2μmおよび9.8μmの導波路を作製した。光導波路評価のため1.5μm帯の光学システムを構築し、従来から研究を行っているGaP-AlGaP導波路を用いて光学システムの有用性に関する確認を行った。15μmレーザダイオードを信号光源としてシリコンの誘導ラマンスペクトルを測定した。520cm^<-1>付近におけるシリコンの光学フォノン(LO+TO)によるバンドに注目し、光増幅において基礎データとなるラマン選択則について、それぞれ結晶方向([100]、[110]、[11^^-2])における励起光源偏光依存性を検討した。また、スラブ型シリコン導波路(導波路長:10mm)を用いてシリコン導波路における光導波特性についての評価を行った。導波路膜厚の減少に伴い、導波路における光損失率が低下する傾向は光導波効果を反映した結果であると考えている。

This paper studies the optical characteristics of micro-optical systems and the optical waveguide characteristics of micro-optical systems. The optical waveguide is composed of two layers. The refractive index of the Silicon substrate is higher than that of the silicon substrate. (1)Development of optical waveguide fabrication technology (2) Optical waveguide evaluation and construction of optical systems in the 1.5μm band (3) Measurement of induced optical effects (4) Evaluation of optical losses in optical waveguides on P/n-type Si(100) substrates. The density of the substrate is 10^<18><14>On the substrate, the optical waveguide is controlled by the direction of the optical waveguide<110>. The thickness of the film is 10μm, the amplitude is 6.2μm and the waveguide is 9.8μm. Optical waveguide evaluation: construction of optical systems in the 1.5μm band, future research, and validation of the usefulness of GaP-AlGaP waveguide applications 15μm LED light source, LED light source and LED light source 520cm ~<-1>(-2): The polarization dependence of excitation light source is discussed in relation TO the crystal orientation ([100],[110],[11^^-2]). The optical waveguide (waveguide length:10mm) can be used to evaluate the optical waveguide properties. The decrease of waveguide film thickness leads to the decrease of waveguide optical loss rate, which is reflected in the optical waveguide effect.

项目成果

K.Suto: "Semiconductor raman amplifier for terahertz bandwidth optical communication"Journal of Lightwave Technology. 20. 705-711 (2002)

K.Suto：“用于太赫兹带宽光通信的半导体拉曼放大器”光波技术杂志。