シリコン細線導波路における2次非線形光学効果の研究

硅线波导二阶非线性光学效应研究

基本信息

批准号：
21656016
负责人：
近藤高志
金额：
$ 2.05万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

1.対称性による歪シリコン細線導波路の非線形性に関する考察歪導入SiとSi表面のの対称性に関する議論より,波長変換に活用可能な配置を特定した。実用上は,(100)基板上<011>方向伝搬の配置がもっとも望ましいことがあきらかとなった。2.歪シリコンの2次非線形光学特性に関する理論計算(100)SOI基板上に作製したシリコン細線導波路(伝搬方向//[011])に導入されるであろう不均一歪に起因する2次非線形光学効果の大きさを理論計算により定量的に見積もった。歪Siクラスタに対する分子軌道計算(CNDO法)の結果,導入される歪量に対して1乗で増加する成分とほぼ2乗に比例する成分とがあることがわかった。これらは歪導入方向に対する対称性の違いに起因する。また,有限要素法を用いた応力歪分布の計算より求めた現実的に導入可能な歪量の見積りと組み合わせて検討をおこない,位相整合可能な成分として最大でサブpm/V程度の非線形発現が可能であることをあきらかにした。また,実際に作製したSi細線導波路に意図せず導入された歪の分布を計算し,その非線形光学特性を理論計算した。その空間分布と位相整合可能性の考察とから,扁平HIC導波路構造に歪を導入することでHIC-BPMの手法を用いた位相整合可能なx^<(2)>成分が発現することを初めて示した。3.シリコン細線導波路における非線形性に関する実験的評価上記計算に基づいた設計に従って作製したシリコン細線導波路チップをを用いて,その波長変換特性評価をおこなったところ,現有の測定装置の検出限界以下の出力し得られていないことがあきらかとなった。これは,今回用いたシリコン細線導波路には意図的に大きな歪を導入していないためで,上記の理論計算の結果と照らし合わせて矛盾のない結果であるといえる。今後は,SiN層装荷などの手法によって積極的に歪を導入したデバイスで研究を進めていく必要がある。

1。考虑了由于对菌株结合的Si和Si表面之间对称性的对称性而引起的对称性硅细丝波导的非线性的考虑，我们已经确定了可用于波长转换的布局。实际上，很明显，（100）底物上定向传播的布置是最可取的。 2。对应变硅的二次非线性光学特性的理论计算（100）由于不均匀菌株将被引入硅薄导线引物（propagiation // [011]），这是由soi substrate构造的，这是由soi substrate构成的，这是由soi substrate估算的。应变的Si簇的分子轨道计算（CNDO方法）表明，相对于引入的应变量，有一些成分增加一平方，而成分几乎与正方形成比例。这些是由对称引入方向的对称性差异引起的。此外，这项研究是与使用有限元方法计算应力应变分布得出的现实引入的应变量的估计进行的，并揭示了可以作为可相匹配的分量来实现的非线性表达。此外，计算了无意间引入的菌株的分布，并计算了其理论计算的非线性光学特性。考虑到其空间分布和相位匹配的可能性，首次表明，通过将应变引入扁平的HIC波导结构中，使用HIC-BPM技术的相匹配X^<（2）>分量。 3。使用基于上述计算的设计制造的硅薄丝波导芯片时，硅柔性波导中非线性的实验评估，很明显，在当前测量设备的检测限制下，不可能输出输出。这是因为这段时间没有故意将大型失真引入硅细丝波指导中，可以说与上面的理论计算结果相比，没有矛盾。将来，有必要继续对使用诸如罪行层载荷等方法积极引入应变的设备进行研究。