複数の狭線幅波長可変光源・変調器の一体集積化とデジタルコヒーレント通信への応用

多个窄线宽波长可调光源和调制器的集成及其在数字相干通信中的应用

• 批准号: 15J11774
• 负责人: 鈴木 純一
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J11774/
• 关键词: 半導体レーザ; シリコンフォトニクス; ウェハ直接接合; III-V/Siハイブリッド集積; AlInAs酸化狭窄

近年のインターネットトラフィックの急増傾向が続くと数十年内に通信に用いられる電力が日本の総発電量に達するとも言われている。大容量通信への需要と消費電力問題に対応するためには、光送受信器の大容量化、少消費電力化が急務であり、種々の光素子を一体集積した光集積回路により解決が見込まれる。このような光集積回路を実現するにあたり、窒素プラズマを用いたウェハの直接接合法を用いたIII-V/Siハイブリッド集積を提案している。これにより、Siのみでは集積が困難であった光源などの能動素子の一体集積が可能となり、自由度の高い光集積回路の実現が期待できる。III-V/Siハイブリッド光集積回路実現へ向け、基本素子となる光源部が重要となる。他研究機関から報告されているハイブリッドレーザは、従来のIII-V族化合物半導体ベースのレーザと比較して、高しきい値電流、低外部微分量子効率となっている。実用的な光回路実現に向け、集積回路向け光源の高効率化と複数デバイスの集積化を目指し、高効率なハイブリッド集積光増幅器およびSi導波路とハイブリッド光集積デバイスとの結合の実現が必要となる。本研究ではIII-V/SOIハイブリッド集積による波長可変光源の研究に取り組み、以下の研究成果を挙げた。(1)ハイブリッド集積光増幅器と受光器を作製し、増幅器においては正のデバイス利得を、受光器においては従来のIII-V族化合物半導体材料のものと同等の感度を持つことを確認した。(2)Si導波路とIII-V/SOIハイブリッド集積デバイス間の光接続構造において、0.1dB程度となる非常に高い結合効率を持つテーパ型モードカプラの実現を達成した。以上の研究結果から、これらの達成した技術を集約することでSi導波路と一体集積したAlInAs酸化狭窄構造を有する高効率なハイブリッドレーザの実現、波長可変光源とSi導波路の一体集積化、変調器との集積が可能である。

In recent years, there has been an increasing trend in the use of electricity in communications and in the use of electricity in Japan. The need for large-capacity communication and power consumption is urgent, and the integration of optical elements into optical integration circuits is a solution. This is the first time I've seen a photo collector. The integration of light sources and motion elements is difficult, and the integration of light with high degrees of freedom is expected. III-V/Si light collector circuit implementation direction, elementary elements, light source part is important His research institute has reported that the current and recent III-V compound semiconductor materials are relatively high, with high current and low external differential quantum efficiency. It is necessary to realize the combination of high efficiency and multiple integration of light sources in practical optical circuits, integrated circuits, and integrated optical amplifiers. In this study, the research on III-V/SOI wavelength variable light source was carried out, and the following research results were obtained. (1)The sensitivity of group III-V compound semiconductor materials is confirmed by the sensitivity of the amplifier and the receiver. (2)Si The optical interface structure between waveguides and III-V/SOI integrated circuits has a very high bonding efficiency of 0.1 dB. The above research results show that the integration of Si waveguides and AlInAs with narrow structure has high efficiency, and the integration of Si waveguides and modulators with variable wavelength light sources is possible.

项目成果

荒井・西山研究室

新井/西山实验室

90 °C continuous-wave operation of GaInAsP/InP membrane distributed-reflector laser on Si substrate

Si 衬底上 GaInAsP/InP 膜分布反射器激光器的 90 °C 连续波运行

• DOI: 10.7567/apex.10.032702
• 发表时间: 2017
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Takuo Hiratani;Daisuke Inoue;Takahiro Tomiyasu;Kai Fukuda;Tomohiro Amemiya;Nobuhiko Nishiyama;Shigehisa Arai
• 通讯作者: Shigehisa Arai

GaInAsP/SOI Hybrid Laser with AlInAs-oxide Confinement StructureFabricated by Plasma Activated Bonding

采用等离子体激活键合制造的具有 AlInAs 氧化物限制结构的 GaInAsP/SOI 混合激光器

• 发表时间: 2016
• 作者: Junichi Suzuki;Satoshi Inoue;Shovon MD Tansir Hasan;Yusuke Hayashi;Tomohiro Amemiya;Nobuhiko Nishiyama;Shigehisa Arai
• 通讯作者: Shigehisa Arai

プラズマ活性化貼付法を用いたAlInAs酸化狭窄構造を有するGaInAsP/SOIハイブリッドレーザの作製

采用等离子体激活粘贴法制造具有 AlInAs 氧化物限制结构的 GaInAsP/SOI 混合激光器

• 发表时间: 2016
• 作者: 鈴木 純一;林 侑介;井上 慧史;Shovon MD Tanvir Hasan;雨宮 智宏;西山 伸彦;荒井 滋久
• 通讯作者: 荒井 滋久

III-V/SOIハイブリッドデバイスのSi導波路結合器部のテーパ先端幅許容度向上に向けた検討

提高III-V/SOI混合器件硅波导耦合器部分锥尖宽度公差的研究

• 发表时间: 2017
• 作者: Zhang;H.;新津葵一;鈴木 純一
• 通讯作者: 鈴木 純一