メアンダ型電熱回折格子付SOI光導波路構造を有する熱光学空間変調器の開発

蛇行型电热光栅SOI光波导结构热光空间调制器的研制

• 批准号: 22K04241
• 负责人: 佐藤 弘明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04241/
• 关键词: 熱光学空間変調器; SOI光導波路; メアンダ型電熱回折格子; 光フィルタ; 熱光学変調; 回折格子; 電熱線; 集積回路

本研究の目的は、代表者らが独自に研究してきた金属回折格子付SOI（silicon-on-insulator）光導波路構造における光学特性を発展させ、金属回折格子を電熱線として利用することで、光強度と位相の両方を空間的に変調できる熱光学空間変調器を開発することである。構造が簡素で標準的な半導体集積回路の作製技術を利用できること、変調器単体をチップ内に多数配列すると光強度や位相に空間分布を持たせられること、各材料の熱的材料定数によって予測される動作速度が速いことから、液晶分子を利用した既存の空間変調器に代わる新しい標準になりうる。従来の光学技術を飛躍的に高度化するような革新的な熱光学空間変調器の開発に挑戦している。今年度は電磁界シミュレーションによって変調器単体のデバイス寸法や光入射条件等、光学的な条件について変調効果の性能を最大限に引き出す構造最適化を中心に検討した。その結果、温度100 Kの上昇に対して、変調器からの反射や透過のON/OFFを切り替えられる解析結果が得られ、位相としても最大で約250度の制御が可能と予測された。また、デバイス試作の検討も進めた。デバイスに対して熱を効率的に供給するためには、熱散逸を抑制する構造が必要で、特にSOI光導波路構造の薄膜化が重要となっていた。今年度はこの薄膜化に関する作製条件を中心に検討し、深堀可能な反応性イオンエッチング装置を利用することで、適切な加工の条件を見出した。

The purpose of this study is to independently study the optical properties of metal folded-back lattice SOI (silicon-on-insulator) optical waveguide structures, and the optical properties of metal folded-back lattices. The structure of the semiconductor integrated circuit is simple and standard, and the semiconductor integrated circuit is simple and simple. The semiconductor integrated circuit is The development of innovative thermo-optical spatial modulators is a major step forward in optical technology. This year, the electromagnetic field, the optical incident conditions, etc., the optical conditions, the maximum performance of the tuning effect, the structure optimization, and the central analysis are discussed. The results of the analysis, the temperature rise of 100 K, the reflection of the modulator, the ON/OFF of the transmission, the maximum of about 250 degrees, and the prediction are obtained.また、デバイス试作の検讨も进めた。The structure of SOI optical waveguide is necessary for heat dissipation. This year, the processing conditions related to thin film production are discussed in detail, and the conditions for proper processing are revealed.

项目成果

長方格子金属ホールアレイ付SOIフォトダイオードの分光感度特性における入射偏光依存性

矩形晶格金属孔阵列SOI光电二极管入射偏振对光谱灵敏度特性的依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: 山本竜爾;佐藤弘明;髙根 亮;猪川 洋
• 通讯作者: 猪川 洋

六方格子金属ホールアレイ付SOIフォトダイオードの分光感度特性と種々の光応答

六方晶格金属孔阵列SOI光电二极管的光谱灵敏度特性和各种光学响应

• 发表时间: 2022
• 作者: 山本竜爾;佐藤弘明;髙根 亮;猪川 洋
• 通讯作者: 猪川 洋