フォトニック結晶を用いた光RAM用メモリ素子の小型化に関する研究: フォトニック結晶における多モード光干渉（MMI）現象の基礎的検討

摘要

We have proposed active multi-mode interferometer (active MMI) bi-stable laser diode (BLD) using lateral mode bi-stability for future highly integrated optical random access memory (RAM) application. For further size reduction, we have made a fundamental analysis to exploit 2 dimensional photonic crystal waveguide for the active MMI BLD. As the photonic crystal waveguide is no more index guided waveguide, the theoretical equation of multi-mode interference (MMI) is not utilized simply to it. So far, quasi-guided index model for the photonic crystal have been proposed instead, therefore, we have exploited this model for the MMI analysis on 2 dimensional photonic crystal waveguide even for the self-imaging of 1st order propagation mode input. As the results, we have confirmed the folio wings; (1) 1st order mode, as well as fundamental mode, behave just according to the model on the liner condition in the dispersion relation of the photonic crystal, (2) Based on the model, compact size of less than 1/25 is possible compared to the previously reported active-MMI BLD.%将来の高集積化が可能な光RAM(Random access memory）素子を実現するために，小型化が可能な光RAM素子の候補として横モード間（0次-1次モード間）双安定アクティブMMI（multi-mode interferometer）レーザーを提案している．更なる小型化への検討として，フォトニック結晶導波路適用のための基礎的検討を行った．今回検討対象とした二次元フォトニック結晶導波路に対しては，屈折率導波に基づくMMI（multi-mode interference）理論式をそのまま適用して導波路設計することができない為，仮想的な屈折率差を用いた理論式がこれまで提案されている．そこで本報告では，二次元フォトニック結晶導波路において，0次モードだけでなく，1次モードの自己結像についてもこの仮想的屈折率差に基づくMMI理論式が適用できるかどうか検討した．その結果，（1）0次モード，1次モード共に，分散曲線が線形変化する範囲であれば，仮想的屈折率差に基づくMMI理論式が適用できる，（2）前記（1）に基づき，従来報告の1/25以下の素子サイズで横モード間双安定型アクティブMMIレーザーの設計が可能である，ということを確認したので報告する．