光デバイスと電子デバイスを融合し、通信機器の更なる高機能化を推進
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どんな技術？
半導体として広く使われるシリコンを材料に、微小な光導波路を作製。この微小導波路で構成した光回路をプラットフォームとして、種々の光デバイスと 電子回路を集積することで、光デバイスの高速大容量伝送機能と電子回路のインテリジェンス機能を融合させ、小型で高機能な光通信用モージュールを実現する技術です。レーザー、フォトディテクタ、各種電子回路等から構成される光通信用モジュールは、現在は各素子をボード上に別々に搭載していますが、将来はそれらの機能を単一のシリコンチップ上に集積することを目指しています。
なにが特長？
超微小・低損失光導波路
ナノメートルオーダー（髪の毛のおよそ1/100000）のサイズを有する超微小導波路を作製し、その低損失化を実現する高度な設計・作製技術開発を行っています。光導波路の低損失化には、成熟したシリコン電子回路の作製技術だけでは不十分で、加工したシリコンコア表面を滑らかにする作製技術が重要となります。我々は，シリコンの特徴である高屈折率を活かした超微小光導波路において、世界最高レベルの低損失化を実現しています。
光電気融合
シリコンは半導体なので、導波路を伝搬する光を電気的に制御することが可能になります。この特長を活かし、光通信に必要なスイッチ、変調器などの電子デバイス構造を持った光デバイスをシリコンウェハ上で作製し、実現しています。またシリコンに加えて、同じIV族材料であるゲルマニウム結晶をシリコン上に成長させることで、光の電気信号変換に必要なフォトディテクタもシリコンウェハ上に作製することが可能となります。このフォトディテクタによって高速変調信号の受信動作も実現しています。
異種デバイスのワンチップ集積化
上記のような光デバイスがすべてシリコンウェハ上に作製され，それらを低損失導波路を用いて接続すれば、機能の異なる多様な光デバイスを単一のシリコンチップ上に集積することが可能となります。我々はこれまでに、波長多重（WDM）ネットワークに必要となる波長フィルタと各波長チャネルの光強度を制御する可変減衰器の集積デバイス、波長フィルタと各波長チャネルでの信号受信用フォトディテクタの集積デバイス等を実現しています。将来的には、我々が日々の生活で使用する様々な電子機器で用いられているシリコン電子回路を同一チップ上に作製し、光通信に必要となるデバイスの単一のシリコンチップ上集積を目指します。
環境性・量産性
シリコンは原料が豊富に存在し、化学的に安定で扱い易い材料です。また成熟したシリコン半導体量産技術が利用可能です。
超微小なシリコン光導波路を用いた光デバイスが実現すると，デバイスサイズは革新的に小さくなります．それにより，デバイス動作に要する消費電力の大幅な低減や，電気配線の光配線への置き換えによる低消費電力化も期待されます． また，光通信における電力消費の効果的な低減を可能とする，高機能でフレキシブルな光通信モジュールの実現に貢献します。
なにができる？
光通信用モジュールの、サイズ・消費電力・コストにおける革新が期待されます。それによって高速・大容量な光ファイバ通信網の適用領域がさらに拡大し、更に快適な通信環境の実現が期待されています。また大規模な情報処理を担う素子内で光デバイスと電子デバイスが融合することで、これまで以上に高密度かつ 大容量な情報伝達・処理が期待されます。これによって情報処理システム内部の光ネットワーク化、光ネットワークシステムのユビキタス化を進め、より多くの 人々が、より多くの場所で、より多くの情報を共有できる社会の構築に寄与します。
