全光信号処理のための超小型全光ダイオードの実現に向けた研究

用于全光信号处理的超紧凑全光二极管的研究

基本信息

批准号：
17J00378
负责人：
佐藤孝憲
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hokkaido University
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

项目摘要

光通信機器における信号処理を全て光信号で行う「全光信号処理」を実現する全光デバイスは、デバイスの消費電力を３桁程度削減可能であるものとして期待されている。これまで、２０１０年には全光スイッチ、２０１２年には全光メモリが実験的に確認されたことで，世界的な注目を集めてきたが、光整流ダイオード（全光ダイオード）については、順方向透過率や整流特性、波長特性が乏しく、未だ実現が困難な状況である。そこで本研究では、優れた整流特性および高い実現可能性を有する全光ダイオードを設計開発することを目的として、フォトニック結晶共振器を用いたシリコン全光ダイオードの研究を進めてきた。前年度までに、従来報告されてきた全光ダイオードと比較して、より実現性の高く、高い透過特性および整流特性を有するダイオードが実現可能であることを理論的に確認した。２年目となる本年度は、前年度設計した全光ダイオードを作製し、測定実験を行う予定であったが、フォトニック結晶デバイスを設計通りに作製することができず、ダイオード動作の実験実証までには至らなかった。具体的には、フォトニック結晶光共振器の入出力導波路部分に問題があり、空孔間隔や、曲げ導波路の配置を工夫して、シミュレーション通りの実験測定結果が得られない問題を回避した。現在、改めて設計デバイスのチップ作製を行っている最中であり、実際に実験測定のフェーズに入るのは次年度以降となる。

预计使用光信号在光学通信设备中执行所有信号处理的“全光信号处理”的全光设备有望将设备的功耗降低约三个数量级。到目前为止，全光学开关在2010年进行了实验性确认，并在2012年全面记忆吸引了全球关注，但是光学整流器二极管（全光二极管）的正向透射率很差，整流特性和波长特征，使它们难以实现。因此，在这项研究中，我们一直在使用光子晶体谐振器研究硅全光二极管，目的是设计和开发具有出色整流性能和高可行性的全光二极管。直到上一年，与先前报道的全光二极管相比，可以实现具有较高可行性和更高传输和整流特性的二极管。今年，第二年，我们计划制造为上一年设计的全光二极管并进行测量实验，但我们无法按设计制造光子晶体设备，我们无法证明二极管操作。具体而言，在光子晶体光学谐振器的输入/输出波导部分存在问题，并且设计了弯曲波导的孔间距和排列，以避免根据模拟无法获得实验测量结果的问题。我们目前正在为设计设备开展新的芯片制造业，下一个会计年度实际上不会进入实验衡量阶段。