東大など、半導体光変調器の光変換効率の大幅アップを実現

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実証した光変調器チップのイメージ図(左)と顕微鏡写真 (右)

東京大学は2017年7月25日、技術研究組合光電子融合基盤技術研究所(PETRA)と共同で、シリコン(Si)光導波路上に化合物半導体を貼り合わせることで、高性能の半導体光変調器の実証に成功したと発表した。同研究は、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の「超消費電力型光エレクトロニクス実装システム開発」プロジェクトの下で行われたもので、今回実証に成功した半導体光変調器は、世界最高性能だという。

IoTやAIの実用化に伴って、大量の情報を高速かつ低エネルギーで通信することができるシリコン光集積回路の重要性が高まっている。しかし従来は電気信号から光信号への変換効率が悪く、光損失も大きいために、小型化や省電力化が難しいという課題があった。

今回の研究では、化合物半導体の一種であるリン化インジウム(InP)とヒ化ガリウム(GaAs)を混ぜ合わせた四元混晶インジウムガリウムヒ素リン(InGaAsP)中の電子により誘起される屈折率変化のみを用いた光変調に成功。この化合物半導体を用いることにより、光変調器の効率と損失を大幅に改善することができた。同大学らによると世界初となる。

今回の成果により、次世代データセンターの高性能化や省電力化につながることが期待される。また、大規模集積回路へ内蔵することで、インターフェースや回路内配線の光化が可能になり、大規模集積回路の性能向上が期待されるという。

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