微小デジタル光デバイスの基礎研究

显微数字光学器件基础研究

基本信息

批准号：
13875065
负责人：
中野義昭
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,光通信ネットワークにおいて,伝送光信号のデジタル処理を電子回路の助けを借りずに行う微小なデジタル光デバイスを実現するための基礎研究である.平成14年度は,具体的には以下の項目の研究を行った.(1)微小光導波路の解析と試作:微小デジタル光デバイスを実現する上で鍵となるのは,コンパクトに光配線を行う曲率半径の小さい光導波路である.ここでは,従来と全く異なる発想によるプラズモンモード金属光導波路を研究した.このような新しい光導波路の理論解析,数値解析を通じて光伝搬メカニズムを解明するとともに,同光導波路を試作し,光通信波長(1.55μm)における伝搬特性を測定評価した.(2)サブバンド間遷移巨大・超高速光非線型性発現のための超格子構造の設計:本研究では,高効率・超高速光非線型性の実現に,半導体多重ヘテロ接合におけるサブバンド間遷移を用いる.本年度はGaN/AlN超格子のサブバンド間遷移波長を設計するツールを開発した.(3)超格子形成のための結晶成長技術の検討:上記のサブバンド間遷移を実現するGaN/AlN超格子構造の有機金属気相エピタキシャル成長法(MOVPE)を研究し,単原子層で急峻に切り替わる界面を形成する方法および,転位密度を低減する新たな構造を開発した.これを利用して,MOVPEとしては世界最短のサブバンド間遷移波長(1.68μm)を実現した.(5)光フリップフロップ動作検証実験:コンパクトな全光フリップフロップをInGaAsP/InP系材料のMOVPEにより試作,開発し,数dBm程度の極めて低い制御光パワーで,全光フリップフロップが可能であることを実証した.

这项研究是一项基础研究，用于在光学通信网络中实现微数字光学设备，该网络在没有电子电路的情况下对传输光学信号进行数字处理。在2002年，专门进行了以下操作。（1）微光学波导的分析和原型：实现微数字光学设备的关键是光向指导，其曲率较小的曲率半径，以紧凑的方式执行光学接线。在这里，我们研究了与传统概念完全不同的等离子体模式金属光学波导。我们通过对这种新光学波导的理论和数值分析阐明了光学传播机制，并产生了相同的光学波导，以测量和评估光学通信波长（1.55μm）处的传播特性。（2）在子带之间大型和超快速的光学非线性的超晶格结构的设计：在这项研究中，我们实现了高效率和超快速的光学非线性。在今年，我们开发了一种工具来设计半导体多个异质界的子带之间的过渡。（3）检查超晶格形成的晶体生长技术：我们研究了GAN/ALN超级突变性结构的金属有机蒸气相外延生长法（MOVPE），这些方法实现了上述提到的间隔频带过渡，并使用了形成单子火热层中尖锐的开关界面的方法。开发了一种新的结构来降低位置密度。使用此过程，我们意识到世界上最短的跨带过渡波长（1.68μm）用于Movpe。（5）光Flop操作验证实验：使用Movpe（一种基于INGAASP/INP的材料Movpe）进行原型和开发紧凑型全光触发器，并证明了全光触发器可能具有极低的控制光触发器，而在几个DBM左右的光学功率极低。