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.

本研究是实现光通信网络中不借助电子电路对传输光信号进行数字处理的微型数字光器件的基础研究。 (1)微型光波导的分析和原型设计：实现微型数字光器件的关键是。具有小曲率半径的光波导，可实现紧凑的光布线。我们基于与传统光波导完全不同的概念研究了等离激元模式金属光波导。我们通过对这种新型光波导的理论和数值分析阐明了光传播机制，并制作了相同光波导的原型以实现光通信（2）超晶格结构设计以实现子带间跃迁巨超快光学非线性：本研究的目标是实现高效超快光学非线性。今年，我们开发了一种设计 GaN/AlN 超晶格的子带间跃迁波长的工具。 (3) 超晶格形成的晶体生长技术的检验：我们研究了 GaN/AlN 超晶格结构的金属有机气相外延生长 (MOVPE)。实现了上述子带间跃迁，并研究了在单原子层和跃迁中形成突然切换界面的方法。我们开发了一种降低相密度的新结构。利用这种结构，我们实现了MOVPE的世界上最短的子带间跃迁波长（1.68μm）。（5）光学触发器操作验证实验：紧凑型总体我们原型开发一种采用 InGaAsP/InP 基材料的 MOVPE 的光学触发器，并证明了全光学触发器可以在几个 dBm 的极低控制光功率下实现。