将来ネットワークに向けた光増幅・スイッチング機能を有するシリコン・フォトニクス・デバイスに関する研究

摘要

シリコン・フォトニクス技術は、通信に応用できる低コストのオプトエレクトロニクス・ソリューションをもたらすことから以前より大きな研究テーマであった。 SOI（silicon-on-insulator）光導波路では埋め込み二酸化ケイ素の薄い層によって単結晶シリコン層が基板から分離され、光がその中に閉じ込められる。 屈折率の差を大きくすれば光を小さな導波断面内に確実に閉じ込められるため、これを利用することで大きな光強度を伝播することが可能になる。したがって、そのような導波路を用いれば実用的な非線形光デバイスが数多く実現できる。 本稿ではシリコン光導波路の光学非線形性に関し、2光子吸収、自由キャリア吸収及び誘導ラマン散乱について述べる。将来の通信システムに向けたシリコン・フォトニクス・デバイス（シリコン光デバイス）が既に幾つか開発されている。 これには導波路2光子吸収型自己相関器、超高速シリコン光スイッチ及び導波路型光ラマン増幅器がある。