アライメントフリーなシリコン光チップとファイバ間の高効率結合デバイス

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【はじめに】光配線による光接続（光インターコネクト）技術は，古典的なメタル配線におけるボトルネックとなっている多くの課題を克服する大きな解決策であると期待されている．一つのシリコン基板上に光導波路および電子回路が集積されたシリコン光チップは，高密度および大容量の将来の光配線実現の鍵である．シリコン光チップと光ファイバ間を光結合するための結合デバイスは，実用的な光結合効率，極めて微細でしかも容易なアライメントが要求される．本研究では，スポット径の異なるシリコン導波路と光ファイバ間の効率的な光接続，および簡易に作製可能な光結合用スポットサイズコンバータを提供することを目的としている．【提案したスポットサイズコンバータの試作および評価】２種類のスポットサイズコンバータを提案，設計，試作し，評価した．①標準シングルモードファイバ端面に自己形成光導波路（Self-Written Waveguide: SWW）技術を用いて作製するテーパピラー型スポットサイズコンバータと②シリコン光チップ端面に作製するスポットサイズエキスパンダである．試作，評価を行ったテーパピラー型スポットサイズコンバータは，標準シングルモードファイバ側から出射する紫外光を用いているためアライメントフリーであることから，従来のHiNAファイバを使用したテーパピラー型スポットサイズコンバータよりも高い結合効率を有することを確認した．また，シリコン光チップ側に，シリコン光チップからの出射光ビームを拡大し，標準シングルモードファイバのスポットサイズに一致させるスポットサイズコンバータを提案した．スポットサイズエキスパンダは，マイクロ光デバイスを用いた光結合における実装上の課題となるアライメント精度を緩和できることをシリコン光チップを用いた光結合実験により示した．