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超低消費電力光ノード実現に向けた超小型高速相変化光スイッチの研究開発

慶應義塾大学津田研究室では 総務省戦略的情報通信研究開発推進制度(SCOPE) の支援を受け、下記研究に取り組んでいます。

1.研究概要

本研究の目的は、超大容量省電力光ノードを構築するために、「Siフォトニクス技術とGeSbTe等の相変化材料を組み合わせた新規の光スイッチを実現する。具体的には、スイッチング時間が100ns以下、全長が20ミクロン以下、かつ、自己保持機能を有する光スイッチ構成法を確立する。」ことである。フォトニックネットワークの光ノードにおいて、自己保持機能による省電力化、高速性によるバッファメモリ削減を可能とする。



2.研究計画



3.本委託研究に基づく研究成果発表

１．査読論文
(1) Y. Ikuma, Y. Shoji, M. Kuwahara, X. Wang, K. Kintaka, H. Kawashima, D. Tanaka, and H. Tsuda, "Small-sized optical gate switch using Ge2Sb2Te5 phase-change material integrated with a silicon waveguide," Electronics Lett., Vol. 46, No. 5, pp. 368-369(2010).
(2) M. Konishi, H. Santo, Y. Hongo, K. Tajima, M. Hosoi, and T. Saiki, "Ultrafast amorphization in Ge10Sb2Te13 thin film induced by single femtosecond laser pulse," Appl. Opt., Vol. 49, No. 18, pp. 3470-3473(2010).
(3) Y. Ikuma, Y. Shoji, M. Kuwahara, X. Wang, K. Kintaka, H. Kawashima, D. Tanaka, and H. Tsuda, "Reversible optical gate switching in a Si wire waveguide integrated with a Ge2Sb2Te5 thin film," Electron. Lett., Vol. 46, No. 21, pp. 1460-1462(2010).
２．国際会議発表
(1) H. Santo, Y. Hongo, K. Tajima and T. Saiki, "Ultrafast Phase Change in a GeSbTe Film Induced by a Singl Femtosecond Laser Pulses", The 21st Symposium on Phase Change Optical Information Storage, Atagawa, Japan, 26-27 November 2009. (Invited)
(2) H. Tsuda, "Photonic functional devices for future communication systems," 12th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON) 2010, Mo.D2.1, June 27- July 1, Munich, Germany (2010).
(3) Y. Ikuma, Y. Shoji, M. Kuwahara, X. Wang, K. Kintaka, H. Kawashima, D. Tanaka, and H. Tsuda, "Reversible Switching of an Optical Gate Using Phase-Change Material and Si waveguide," Integrated Photonics Research, Silicon and Nano Photonics (IPR 2010), IWA6, July 25-28, Monterey, U. S. A. (2010).
(4) D. Tanaka, Y. Shoji, K. Kintaka, H. Kawashima, Y. Ikuma, and H. Tsuda, "Low-Crosstalk Offset Crossing Waveguide Fabricated on SOI Substrates," 15th Optoelectronics and Communications Conference (OECC 2010), 9E2-3, July 5-9, Sapporo, Japan (2010).
(5) D. Tanaka, Y. Ikuma, H. Tsuda, and K. Kintaka, "Comparative Simulation of Three Types of 3-dB Coupler Using a Si Wire Waveguide," The International Conference on Communications and Electronics (ICCE) 2010, Microwave Engineering No. 25, August 11-13, Nha Trang, Vietnam (2010).
(6) Xiaomin Wang, Masashi Kuwahara, Makoto Fujimaki, Hitoshi Kawashima, Hiroyuki Tsuda, Yoshimichi Ohki, "Fabrication of a grating with phase change material and its static optical switching performance," 36th International Conference on Micro & Nano Engineering, P-NANO-120, Genoa, Italy, (2010).
(7) Takashi Hira, Yuki Hongo, Kazuyuki Tajima, Takashi Honma, Nariaki Kitamura and Toshiharu Saiki, "Amorphization and crystallization of GeSbTe thin films induced by a nanoscale femtosecond light source," The Symposium on Phase Change Optical Information Storage (PCOS 2010), 9, Nov. 25-26, Atami, Japan (2010).
(8) Daiki Tanaka, Yuichiro Ikuma, Yuya Shoji, Masashi Kuwahara, Xiaomin Wang, Kenji Kintaka, Hitoshi Kawashima, Tatsuya Toyosaki and Hiroyuki Tsuda, "Optical Gate Switch Using Phase-Change Material and Si Wire Waveguide," The Symposium on Phase Change Optical Information Storage (PCOS 2010), 21, Nov. 25-26, Atami, Japan (2010).
(9) H. Tsuda, "Ultra-Compact Optical Switch Using Phase-Change Material," Asia Communications and Photonics Conference and Exhibition 2010, SE-3, Dec. 8-12, Shanghai, China (2010).
３．国内発表
(1) 田中、伊熊、津田、 「Si細線交差導波路の損失，クロストークを低減するオフセット交差構造の提案」、 レーザ・量子エレクトロニクス研究会、LQE2009-8、金沢大学、石川、2009年5月22日
(2) 伊熊、河島、金高、斎木、津田、 「Si導波路と相変化材料を用いた小型の自己保持型2x2光スイッチ」、 光エレクトロニクス研究会、OPE2009-79（EMD2009-31）、東北大学、仙台、2009年8月20日
(3) 田中、伊熊、津田、 「低損失かつ偏光無依存なSiオフセット交差導波路」、 日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2009、24aE1、朱鷺メッセ、新潟、2009年11月24日
(4) 田中、伊熊、津田、 「低クロストークSiオフセット交差導波路の研究」、 レーザー学会東京支部研究会、東海大学、2010年3月3日
(5) 田中、金高、伊熊、津田、 「Si細線導波路を用いた三種類の結合器における性能の分析と比較」、 レーザ・量子エレクトロニクス研究会、LQE2010-9、福井大学、福井、2010年5月28日
(6) 田中、伊熊、庄司、桑原、王、金高、河島、豊崎、津田、 「相変化材料を用いた導波路型光ゲートスイッチにおけるスイッチング動作」、 光エレクトロニクス研究会、OPE2010-78、千歳アルカディア・プラザ、北海道、2010年8月27日
４．特許
(1) 津田、斎木、伊熊、河島、金高、 「導波路型光ゲートスイッチ及び多段導波路型光ゲートスイッチ」、 特願 2009-182141、平成21年8月5日
(2) 津田、伊熊、斎木、河島、金高、 「導波路型光ゲートスイッチ」、 特願 2009-294323、平成21年12月25日
(3) 津田、伊熊、田中、豊崎、庄司、金高、桑原、王、河島、 「導波路型光ゲートスイッチ」、 特願2010-264600、平成22年11月29日
(4) 津田、伊熊、田中、豊崎、庄司、金高、桑原、王、河島、 「導波路型光保護素子及び導波路型光保護装置」、 特願2010-281287、平成22年12月17日

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