Er_xY_(2-x)SiO_5光導波路の作製と評価: シリコンフォトニクス用小型光増幅器の開発

摘要

シリコンフォトニクスにおいて小型導波路型光増幅器はキーデバイスとなる。Er_2SiO_5結晶を用いた導波路型増幅器の場合アップコンバージョン（UC）の影響が大きく、この解決策としてEr_xY_(2-x)SiO_5結晶を用いた導波路型増幅器について検討を行なった。Er_xY_(2-x)SiO_5結晶の評価結果を踏まえ、Er_xY_(2-x)SiO_5細線導波路の検討、作製および評価を行なった。導波路長1000μmのErYSiO_5細線導波路において励起光13mWで10dBの利得が得られると見積もられた。作製したSiガイド層埋め込み型Er_xY_(2-x)SiO_5細線導波路において、アップコンバージョンの抑制効果を示すとともに、導波路からの光励起発光において光学利得の可能性を示唆する結果が得られた。%Compact waveguide amplifier is a promising device for silicon photonics. In order to reduce cooperative upconversion effect in an Er2SiO5 crystal, we have investigated optical waveguides based on Er_xY_(2-x)SiO_5 crystals. From the results of optical characterization, the Er_xY_(2-x)SiO_5 optical waveguides were designed and fabricated. Optical gain is estimated to be 10dB at 13mW excitation power in 1mm long waveguide by the numerical calculation. Si guide-layer-embedded Er_xY_(2-x)SiO_5 optical waveguides were fabricated. The waveguide shows suppression of the cooperative upconversion effect. Also PL emission lights propagating through the waveguide were observed. The results suggest the probability of optical gain in the Er_xY_(2-x)SiO_5 optical waveguide.