PowerPoint プレゼンテーション

Similar documents
多光子吸収光造形を用いたチップ間光インタコネクション Intra-chip Optical Interconnection Using Multi-photon Polymerization 雨宮智宏 (Tomohiro AMEMIYA, Ph.D.) 東京工業大学未来産業技術研究所助教 (Assi


Microsoft PowerPoint - 山形大高野send ppt [互換モード]

新技術説明会 様式例

研究成果報告書

14 2 5

LD

アンリツテクニカルNo.89

Microsoft Word - AnnualReport_M1sawada rev.docx

古河電工時報 第134号

PowerPoint Presentation

Microsoft PowerPoint - 阪大XFELシンポジウム_Tono.ppt [互換モード]

untitled

AN504 Through-hole IRED/Right Angle Type 特長 パッケージ 製品の特長 φ3.6 サイドビュ - タイプ 無色透明樹脂 光出力 : 5mW TYP. (I F =50mA) 鉛フリーはんだ耐熱対応 RoHS 対応 ピーク発光波長指向半値角素子材質ランク選別はん

1 Visible spectroscopy for student Spectrometer and optical spectrum phys/ishikawa/class/index.html

Microsoft PowerPoint - machida0206

CPUパッケージに搭載可能なTbps級シリコンフォトニクス光送信器技術

普及し始めている それに伴い, 光学部品やレーザー光源の低価格化が進んでいるため, ファイバーレーザーを光源として用いることで, ひずみ計測システムのコストを抑えることができる しかしながら, 一般的なファイバーレーザーでは, 帯域が狭いため, センサの光源として使用することができない そのため本研

Yb 添加セラミックレーザー発振器の開発 Development of an Yb-doped sesquioxide ceramic oscillator 石川智啓 (M1) Tomohiro Ishikawa Abstract Yb-doped sesquioxide ceramics are

スライド 1


LSI間を高速・高密度・低消費電力で接続するシリコンフォトニクス光トランシーバー

0810_UIT250_soto

Microsystem Integration & Packaging Laboratory

「世界初、高出力半導体レーザーを8分の1の狭スペクトル幅で発振に成功」

PowerPoint プレゼンテーション

160GHz

1 マイクロワット閾値を持つ シリコンラマンレーザー 大阪府立大学大学院 工学研究科 電子物理工学分野准教授 高橋 和

相互相関型暗視野顕微計測を用いた金 bow-tie ナノ構造の応答関数計測と2 光子励起場制御 Measurement of Response Function of Gold Bow-tie Nano Structure using Dark-field Cross-correlation Mic

光変調型フォト IC S , S6809, S6846, S6986, S7136/-10, S10053 外乱光下でも誤動作の少ない検出が可能なフォト IC 外乱光下の光同期検出用に開発されたフォトICです フォトICチップ内にフォトダイオード プリアンプ コンパレータ 発振回路 LE

Microsoft PowerPoint - 第11回半導体工学

Siマイクロマシニングと集積化技術.PDF

Microsoft Word - 学士論文(表紙).doc

49 1. まえがき インターネットの普及による通信需要の爆発的な増加は通信回線の高速大容量化を加速し かつて長距離伝送が主体であった光通信は FTTH として各家庭まで提供されています 一方 機器間接続の様な短距離通信 接続の画像等高速大容量信号の増大により伝送要求が高くなっています したがって短

15H02248 研究成果報告書

db_29000.pdf

Microsoft PowerPoint - pp601-1.ppt

Microsoft PowerPoint - 14.菅谷修正.pptx

untitled

新技術説明会 様式例

untitled

kokyo 株式会社光響 ファイバレーザ総合カタログ

Microsoft Word - 稲田_卒論Verfinal.doc

p ss_kpic1094j03.indd

1.06μm帯高出力高寿命InGaAs歪量子井戸レーザ

untitled

空気の屈折率変調を光学的に検出する超指向性マイクロホン

Microsoft PowerPoint - 小林.ppt

1-2 原子層制御量子ナノ構造のコヒーレント量子効果 Coherent Quantum Effects in Quantum Nano-structure with Atomic Layer Precision Mutsuo Ogura, Research Director of CREST Pho

古河電工時報 第136号(2017年2月)

Microsoft PowerPoint - 9.菅谷.pptx

光産業の将来ビジョン―ボーダレス化の中での進化と展開―(1BIZYON)

2 Hermite-Gaussian モード 2-1 Hermite-Gaussian モード 自由空間を伝搬するレーザ光は次のような Hermite-gaussian Modes を持つ光波として扱う ことができる ここで U lm (x, y, z) U l (x, z)u m (y, z) e

Neutron yield M.R. Hawkesworth, Neutron Radiography: Equipment and Methods, Atomic Energy Review 15, No. 2, , n µc -1 = n/(µa s) ~10 12 n

t

untitled

フロントエンド IC 付光センサ S CR S CR 各種光量の検出に適した小型 APD Si APD とプリアンプを一体化した小型光デバイスです 外乱光の影響を低減するための DC フィードバック回路を内蔵していま す また 優れたノイズ特性 周波数特性を実現しています

NJM78L00S 3 端子正定電圧電源 概要 NJM78L00S は Io=100mA の 3 端子正定電圧電源です 既存の NJM78L00 と比較し 出力電圧精度の向上 動作温度範囲の拡大 セラミックコンデンサ対応および 3.3V の出力電圧もラインアップしました 外形図 特長 出力電流 10

untitled

<4D F736F F F696E74202D2091E F BB95A894BC93B191CC899E97708CA48B8689EF E9197BF>

Microsoft Word - Annual_report_2014_Ishikawa

Mirror Grand Laser Prism Half Wave Plate Femtosecond Laser 150 fs, λ=775 nm Mirror Mechanical Shutter Apperture Focusing Lens Substances Linear Stage

<4D F736F F D CBB8DDD C ED090BB81408E9F90A291E38FAC8C5E984191B194AD C815B835582C682BB82CC899E97702E646F63>

0.1 I I : 0.2 I

フォト IC ダイオード S SB S CT 視感度に近い分光感度特性 視感度特性に近い分光感度特性をもったフォトICダイオードです チップ上には2つの受光部があり 1つは信号検出用受光部 もう1つは近赤外域にのみ感度をもつ補正用受光部になっています 電流アンプ回路中で2

PS5042 Through-hole Phototransistor/Right Angle Type 特長 パッケージ 製品の特長 サイドビュータイプ 無色透明樹脂 光電流 : 1.4mA TYP. (V CE =5V,Ee=1mW/cm 2 ) 鉛フリーはんだ耐熱対応 RoHS 対応 ピーク感

NaI(Tl) CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) γ Photo Multiplier Tube PMT PIN PIN Photo Diode PIN PD Avalanche Photo Diode APD MPPC Multi-Pixel Photon Counter L

Title 非線形応答特性を持つ光デバイスを有する光通信システムの伝送特性に関する研究 ( Abstract_ 要旨 ) Author(s) 山田, 英一 Citation Kyoto University ( 京都大学 ) Issue Date URL

Microsoft PowerPoint - 21.齋修正.pptx

Microsoft PowerPoint - b3312x.ppt

untitled

1 1 LD [1] 2 3dB Er 2 [2] 1 P 1330cm 1 P 2 O 5 500cm 1 SiO 2 Ge,Si P Er 1480nm Yb 1289nm nm nm 3 1: P [3] 1330cm 1 510cm 1 [5

無電解めっきとレーザー照射による有機樹脂板上へのCuマイクロパターン形成

コヒーレント光通信用+18dBm高出力波長可変レーザモジュール

吸収分光.PDF

2

<6D31335F819A A8817A89C896DA93C782DD91D682A6955C816991E58A A CF8D588CE3817A C8B8F82B382F1817A7


HA17458シリーズ データシート

プラズマ核融合学会誌6月【91-6】/プロジェクトレビュー

1

USB

Microsoft PowerPoint - アナログ電子回路12回目.pptx

スライド 1

untitled

News Release 令和元年 6 月 3 日 福岡市経済観光文化局産学連携課 福岡市政記者各位, 福岡経済記者各位 あだち九州大学安達 ちは千波 や矢 教授の有機 EL の 研究成果から新たなスタートアップ企業が誕生! これまで福岡市は, 有機 EL の研究開発について, 公益財団法人九州先端

GJG160842_O.QXD

<4D F736F F D2091AA92E895FB964082C982C282A282C45F >

untitled

空間光変調器を用いた擬似振幅変調ホログラムによる光の空間モード変換 1. 研究目的 宮本研究室北谷拓磨 本研究は 中心に近づく程回折効率が小さくなるホログラムを作製し 空間光変調器 (spatial light modulator SLM) を用いて 1 次のラゲールガウスビーム (LG ビーム )

untitled

支援財団研究活動助成 生体超分子を利用利用した 3 次元メモリデバイスメモリデバイスの研究 奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学研究科小原孝介

卒業研究報告

<4D F736F F D208CF595A890AB F C1985F8BB389C88F CF58C9F8F6F8AED2E646F63>

三菱光デバイス

Conceptual design in 2005 Snowmass ILC 偏極陽電子源 ~10 12 photons with 6.16ns spacing x ~3000 bunches x 5Hz = ~10 16 photons/sec γ-ray Laser electron beam

Microsoft PowerPoint - n161_163.ppt

, vol.43, no.2, pp.71 77, Simultaneous Measurement of Film Thickness and Surface Profile of Film-Covered Objects by Using White-Light Interfer

Transcription:

フォトニックワイヤーボンディング による Si 基板上 III-V チップ間の光伝搬 Tomohiro AMEMIYA 1,2 1 Institute of Innovative Research (IIR), Tokyo Institute of Technology 2 Department of Electrical and Electronic Engineering, Tokyo Institute of Technology

研究背景 2 LAN Campus network 1km 100m 長距離光通信 1m board to board Intercity network Global network 1000km 10cm 短距離光通信 10,000km 10mm chip to chip on chip

研究背景 3 TSUBAME 2.0 @ Tokyo Tech Light Peak @ Intel EXTREME TECH Optical chip @ Intel The Register board to board chip to chip on chip 長距離から短距離へ ポート間光通信 (1 m) チップ間光通信 (10 cm) オンチップ光通信 (10-20 mm) Photonic Wire Bonding

電気配線から光配線へ : 短距離間伝送のための光 ボード内光インターコネクション 4 Intel インターポーザ内光インターコネクション Fujitsu PETRA 東大 オンチップ光インターコネクション Ohashi et al, NEC 東工大

フォトニックワイヤボンディング (PWB) 5 Classical: Electronic wire アルミニウム 銅 金 ループ軌跡のタイト コントロール 自動化作製 研究背景 Kulicke&Soffa, http://www.kns.com/ Novel: Photonic wire 紫外線硬化樹脂 SU-8 3D フリーフォームボンディング シングルモード伝播可能 Karlsruhe Institute of Technology

研究目的 6 フォトニックワイアボンディングによる異種材料光素子接続 結合損失の理論的検討 PWB の作製法の確立及び光伝送の実測 III-V Membrane LD Photonic wire bond III-V Membrane PD Z. Gu et al., J. Laser Micro/Nanoengineering 10, 148 (2015)

本研究で用いる光デバイスの特徴 7 Conventional PICs Membrane PICs (MPICs) InP (n = 3.17) GaInAsP (n = 3.34) 450 nm InP (n = 3.17) Refractive index Electric field Air (n = 1) ~150 nm SiO 2 (n = 1.45) Index difference Optical confinement Δ = 5% act ~ 1%/well Δ = 40% act ~ 3%/well 薄膜化による各種光デバイスのメリット 光源活性層への閉じ込め係数増大に伴う低閾値化 受光器吸収層への閉じ込め係数増加に伴う感度上昇と小型化 T. Okamoto et al., Electron. Lett. 37, 1455 (2001).

本研究で用いる光源の特徴 8 Waveguide region Semiconductor layer DFB laser region SiO 2 BCB DFBレーザ コア層 270 nm, 共振器長 80 µm 回折格子周期 298 nm 表面回折格子深さ約 50 nm Si sub. 3 μm D. Inoue at al., Optics Express 23, 29024 (2015)

Light output [μw] 本研究で用いる光源の特性 (1) Light intensity 10dB/div. 9 70 60 50 40 30 20 10 0 RT-CW 5QWs W S = 0.7 μm d core = 270 nm L a = 80 μm κ = 1500 cm -1 ( κl = 12 ) Λ = 298 nm 光出力特性 I th = 270 µa η d = 12% (front facet) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Injection current [ma] -30-40 -50-60 -70-80 -90 発振スペクトル特性 Stopband 32 nm 1510 1520 1530 1540 1550 1560 1570 1580 Wavelength [nm] RT-CW I bias = 410 µa (I th = 270 µa) Res. 0.05 nm しきい値電流 : th I = 270 µa (J th = 96 A/cm 2 /well, 5QWs) 外部微分量子効率 : η d = 12% (front facet) 発振波長 : 1533 nm @I b = 410 µa (1.5I th ), Stopband : 32 nm D. Inoue at al., Optics Express 23, 29024 (2015)

-3dB frequency -3dB f, Relaxation frequency r f [GHz] 本研究で用いる光源の特性 (2) 10 10 8 6 4 2 0 RT Slope 14.8 GHz/mA 1/2 f -3dB Slope 9.9 GHz/mA 1/2 0 0.25 0.5 0.75 1 Square root of (I b -I th ) [ma 1/2 ] f r 半導体クラッド構造を用いた短共振器 DFB レーザ r f 変調効率 :4.8 GHz/mA 1/2 (AlGaInAs 系活性層 共振器長 100 µm) W. Kobayashi et. al., JSTQE 19, 2013 f r 変調効率 :2.3 GHz/mA 1/2 (GaInAsP 系活性層 共振器長 150 µm) S. Kanazawa et. al., ELEX 12, 2015 電流変調効率 9.9 GHz/mA 1/2 薄膜構造による強光閉じ込め 短共振器 DFB 構造 NTT reported f r of 9.4 GHz/mA 1/2 membrane DFB laser D. Inoue at al., Optics Express 23, 29024 (2015)

PWB とレーザの結合構造設計 11 i-inp cap layer 100 nm (n=3.17) i-inp cap layer 100 nm (n=3.17) GaInAsP SCH SCH 15 15 nm nm (n=3.34) (n=3.34) GaInAsP GaInAsP MQW MQW 90 90 nm nm GaInAsP SCH 15 nm (n=3.34) GaInAsP SCH 15 nm (n=3.34) SiO 2 SiO 2 (n=1.45) Z. Gu et al., J. Laser Micro/Nanoengineering 10, 148 (2015)

PWB の形状と伝搬モード解析 12 Photonic Wire Bonding Air Cladding (n = 1) Cross Section SU-8 Core (n = 1.57) HE 11 TE 01 TM 01 Refractive Index Profile HE 21 (1) EH 11 (1) HE 31 (1) ステップインデックス型ファイバに類似する構造 Z. Gu et al., J. Laser Micro/Nanoengineering 10, 148 (2015)

(%) Coupling efficiency (%) Coupling efficiency PWB と光源の結合解析 13 光源とのモード結合 Air PWB と光源の中心位置 InP 1 μm InP 100 80 60 HE 11 TE 01 HE 21 SI-InP 40 500nm HE 11 TE 01 20 HE 21 HE 11 TE 01 HE 21 HE 11 TE 01 HE 21 0 100 80 60 40 20-400 -200 0 200 400 Displacement in horizontal direction (nm) HE 11 TE 01 HE 21 0-400 -200 0 200 400 Displacement in vertical direction (nm) Z. Gu et al., J. Laser Micro/Nanoengineering 10, 148 (2015)

フェムト秒レーザーによるポリマーの 3 次元加工 14 単光子吸収と二光子吸収の比較 レーザ レーザ レンズ レンズ フェムト秒レーザ 1 光子吸収材料 2 光子吸収材料 反応領域 反応領域 SU-8 他の部分は 硬化しない 1 光子吸収現象 2 光子吸収現象 紫外線硬化 紫外光 400 nm 赤外光 800 nm 紫外線硬化樹脂により導波路を作製 同時に二つの赤外光光子が吸収される発生確率が光強度の自乗に比例

実験系 15 掃引パス制御 三次元掃引 サンプル観察 光強度制御 Mode-locked Ti:Sapphire laser (800 nm, 80 fs, 82 MHz) 二光子加工光源

サンプル作製プロセス 16

PWB 径のアスペクト比と線幅 PWB width D (μm) PWB width D (μm) 17 2.0 1.8 1.6 0 0.5 μm 56 mw 70 mw 88 mw 111 mw 3 2 V = 10 μm/s 0 0.7 μm 1.4 1 0 0.5 μm 1.2 0 20 40 60 80 100 Scanning speed V (μm/s) 0 20 40 60 80 100 Average laser Power P (μm) 1.7 μm 2.1 μm 2.5 μm P = 56 mw 10.0 μm 10.0 μm P = 70 mw P = 88 mw Z. Gu et al., Optics Express 23, 22394 (2015) 10.0 μm

PWB によるチップ間接合と細線曲げ 18 SOI Chip 1 PWB SOI Chip 2 50 μm (a) (b)

Si 上光源と受光器の PWB 接続 (1) Photocurrent I pd ( A) 19 PWB/ 活性層中心位置ずれ数 100 nm 範囲内で高精度に作製 PWB を固定させるため 20 μm 程度ストライプ上にもレーザ掃引 500 μm 150 μm 500 μm Photonic wire bonding Exposure Speed 10 μm/s n-electrode p-electrode n-electrode p-electrode A 8 5.00 μm 6 with PWB w/o PWB 4 LCI Laser diode Photodetector 2 Optical Transmission 0 0 10 20 30 40 Injection current I l (ma) Z. Gu et al., Optics Express 23, 22394 (2015)

Si 上光源と受光器の PWB 接続 (2) Photocurrent I pd ( A) Light output P 1 (mw) 20 Mirror 1 (air) I l Mirror 2 (SU-8 n=1.57) Sensitivity measurement P 4 P 1 Laser output measurement R l R 2 Laser P 3 Mirror 3 (SU-8 n=1.57) I pd Detector Mirror 4 (air) 8.0 6.0 4.0 2.0 Bias Voltage V= -1 I pd P 1 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Photodetection Sensitivity η pd I pd P 4 0.09A/W 0.0 0.0 0 10 20 30 40 Injection current I l (ma) 光源の閾値電流と受光器の立ち上がり電流が一致 Z. Gu et al., Optics Express 23, 22394 (2015)

Si 上光源と受光器の PWB 接続 (3) 21 Mirror 1 (air) I l Mirror 2 (SU-8 n=1.57) Sensitivity measurement P 4 P 1 Laser output measurement R l R 2 Laser P 3 Mirror 3 (SU-8 n=1.57) I pd Detector Mirror 4 (air) P 1 R R 2 1 2 P1 2 1 R1 R2 P 1 P 3 I pd pd PWB による損失 10log P 3 P 2 10log I pd 2P( 1 I l pd ) 10dB 10dB 程度の損失を推定 Z. Gu et al., Optics Express 23, 22394 (2015)

まとめ 22 フォトニックワイアボンディングによる異種材料光素子集積 結合損失の理論的検討 メンブレンレーザ /PWB 最大結合効率 : 52% (-2.8dB) LCI レーザ /PWB 最大結合効率 :70% (-1.6dB) PWB の作製法の確立及び光伝送の実測 PWB 作製条件 : レーザパワー 88 mw & NA 0.95 PWB 接続によるレーザ ディテクタ間光伝送を確認