Optical sensing chip based on Ge mid-infrared integrated photonics

基于Ge中红外集成光子学的光学传感芯片

基本信息

批准号：
17F17071
负责人：
竹中充
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 JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17071/
关键词：
中赤外光センシング光集積回路ゲルマニウム

项目摘要

高いQ値を持ったリング共振器を複数カスケード接続した波長フィルターの研究を進めた。熱光学効果でピーク波長を制御することで、3つのリング共振器をカスケードした波長フィルター動作に初めて成功した。また、サイズの異なるリング共振器を組み合わせたバーニア効果を用いることで、透過波長を広範囲にわたってチューニングすることにも成功した。更なるセンシング感度の向上を目指して、リング共振器アレイを用いた結合共振器誘起透明化効果の研究を進めた。熱光学効果により共振波長を制御することで、Ge導波路で初めて結合共振器誘起透明化効果の観測に成功した。これらの共振器構造を用いることでガスセンシング感度の向上が実現できるものと期待される。また水素吸着による発熱反応を用いたガスセンシングに関する研究も進めた。酸化タングステンを成膜するのに適した素子設計を進め、高いQ値を維持したまま酸化タングステンの成膜をすることに成功した。この結果、ゲルマニウム光導波路を用いて水素ガスを検出することに初めて成功した。光ファイバーから光回路に信号を入力するためのグレーティンカプラに関する研究も進めた。従来のグレーティングカプラは結合波長が固定されてしまい、波長動作範囲が狭い問題があった。本研究員との共同研究で、MEMS技術を組み合わせてグレーティングカプラの回折格子部分を機械的に上下させて波長チューニングする機構を初めて実証することに成功した。

我们对波长滤波器进行了先进的研究，其中多个高Q值环形谐振器级联连接。通过利用热光效应控制峰值波长，我们首次成功地通过级联三个环形谐振器进行波长滤波器操作。他们还利用游标效应（结合了不同尺寸的环形谐振器）成功地在大范围内调节了传输波长。为了进一步提高传感灵敏度，我们利用环形谐振器阵列对耦合谐振器引起的透明效应进行了研究。通过利用热光效应控制谐振波长，我们首次在Ge波导中成功观察到耦合谐振器引起的透明效应。预计这些谐振器结构的使用将提高气体传感灵敏度。我们还利用氢吸附引起的放热反应进行了气体传感研究。我们开发了一种适合沉积氧化钨的设备设计，并成功地沉积了氧化钨，同时保持了高Q值。结果，我们首次成功地使用锗光波导检测氢气。我们还对用于将信号从光纤输入到光电路的光栅耦合器进行了研究。传统的光栅耦合器具有固定的耦合波长，导致波长工作范围较窄。在与该研究人员的联合研究中，我们首次成功演示了结合MEMS技术，通过机械方式上下移动光栅耦合器的衍射光栅部分来实现波长调谐的机制。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fabrication of Si racetrack optical modulator with III-V/Si hybrid MOS phase shifter

具有 III-V/Si 混合 MOS 移相器的 Si 跑道光调制器的制造

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Q. Li;C.-P. Ho;S. Takagi;and M. Takenaka
通讯作者：
and M. Takenaka

高木竹中研究室ウェブサイト

高木竹中实验室网站

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

III-V/Si Hybrid MOS Optical Phase Shifter for Si Photonic Integrated Circuits

用于硅光子集成电路的 III-V/Si 混合 MOS 光学移相器

DOI：
10.1109/jlt.2019.2892752
发表时间：
2019
期刊：
Journal of Lightwave Technology
影响因子：
4.7
作者：
Takenaka Mitsuru;Han Jae-Hoon;Boeuf Frederic;Park Jin-Kwon;Li Qiang;Ho Chong Pei;Lyu Dongsheng;Ohno Shuhei;Fujikata Junichi;Takahashi Shigeki;Takagi Shinichi
通讯作者：
Takagi Shinichi

Si hybrid MOS optical phase shifter for switching and computing

用于开关和计算的 Si 混合 MOS 光学移相器