JP2010109366A - 高量子効率シリコンナノ結晶を含むシリコン酸化物を用いた光導波路および光増幅方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、シリコンナノ結晶を含むシリコン酸化物(SiOx)を用いた光増幅方法を提供する。本発明の光増幅方法は、10%を越える量子効率を有するシリコンナノ結晶を含むSiOx(xは2以下)導波路を形成する。シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路には、700〜950nmの第1波長で第1パワーを有する光入力信号が供給される。シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路は、250〜550nmの第2波長で第2パワーを有する光源によって励起される。その結果。第1波長で、第1パワーよりも大きい第3パワーを有する光出力信号が生成する。例えば、第3パワーは、シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路ストライプの長さに応じて増加する。
【選択図】図1
Description
シリコンナノ結晶を含むSiOx(xは2以下)導波路を形成する工程、
上記シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路に、700〜950nmの第1波長で第1パワーを有する光入力信号を供給する工程、
250〜550nmの第2波長で第2パワーを有する光源により、シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を励起する工程、および、
第1波長で、第1パワーよりも大きい第3パワーを有し、10%を越える量子効率を有する光出力信号を生成する工程とを含むことを特徴としている。
シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を励起する工程では、シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を光源にさらし、
光出力信号を生成する工程では、上記SiOxストライプ長の増加に応じて増加する第3パワーを有する光出力信号を生成してもよい。
光出力信号を生成する工程では、第1半値全幅未満の第2半値全幅(第2FWHM)を有する光出力信号を生成してもよい。
光出力信号を生成する工程では、25nmの第2FWHMを有する光出力信号を生成してもよい。
第3パワーを有する光出力信号を生成する工程では、ストライプ長およびストライプ幅に応じた第3パワーを有する光出力信号を生成してもよい。
(a)50μmのストライプ幅、および、1μm〜400μmのストライプ長に対し、137/cmの線形利得を有する光出力信号を生成する。
(b)500μmのストライプ幅、および、0〜3000μmのストライプ長に対し、13.5/cmの線形利得を有する光出力信号を生成する。
・20〜40cm3(SCCM)のシラン(SiH4)を導入する工程
・15〜35cm3(SCCM)の亜酸化窒素(N2O)を導入する工程
・13.56MHz〜300MHzの周波数、および、1〜20W/cm2の電力密度の電力を、上部電極に供給する工程
・50kHz〜13.56MHzの周波数、および、1〜5W/cm2以下の電力密度の電力を、下部電極に供給する工程。
上述した高利得導波路増幅器は、750nm近辺の波長で約50nmの動作幅を有する高量子効率シリコン過剰のシリコン酸化物材料を用いて製造される。SiOx薄膜導波路は、48%程度の量子効率を有する高品質の薄膜を製造するHDPCVD(高密度プラズマ化学気相堆積法)プロセスを用いて堆積される。
式(1) IASE=Jsp/gmod(exp(gmod×l)−1)。
・約20〜40cm3(SCCM)のシラン(SiH4)を導入するステップ
・15〜35cm3(SCCM)の亜酸化窒素(N2O)を導入するステップ
・13.56MHz〜300MHzの周波数、および、約1〜20W/cm2の電力密度の電力を、上部電極(図2参照)に供給するステップ
・50kHz〜13.56MHzの周波数、および、約1〜5W/cm2以下の電力密度の電力を、下部電極(図2参照)に供給するステップ。
〔1〕シリコンナノ結晶を含むシリコン酸化物(SiOx)を用いた光増幅方法であって、
シリコンナノ結晶を含むSiOx(xは2以下)導波路を形成する工程、
上記シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路に、700〜950nmの第1波長で第1パワーを有する光入力信号を供給する工程、
250〜550nmの第2波長で第2パワーを有する光源により、シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を励起する工程、および、
第1波長で、第1パワーよりも大きい第3パワーを有し、10%を越える量子効率を有する光出力信号を生成する工程とを含む光増幅方法。
(a)約50μmのストライプ幅、および、約1μm〜400μmのストライプ長に対し、約137/cmの線形利得を有する光出力信号を生成する。
(b)約500μmのストライプ幅、および、約0〜3000μmのストライプ長に対し、約13.5/cmの線形利得を有する光出力信号を生成する。
・約20〜40cm3(SCCM)のシラン(SiH4)を導入する工程
・15〜35cm3(SCCM)の亜酸化窒素(N2O)を導入する工程
・13.56MHz〜300MHzの周波数、および、約1〜20W/cm2の電力密度の電力を、上部電極(図2参照)に供給する工程
・50kHz〜13.56MHzの周波数、および、約1〜5W/cm2以下の電力密度の電力を、下部電極(図2参照)に供給する工程。
本願は、Huang等により発明された米国特許出願第12/197,045(2008年8月22日出願)の一部継続出願(CIP出願)である。米国特許出願第12/197,045は、Huang等により発明された米国特許出願第12/126,430(2008年5月23日出願)の一部継続出願である。米国特許出願第12/126,430は、以下の出願の一部継続出願である。
・Pooran Joshi等により発明された米国特許出願第11/418,273(2006年5月4日出願)。
・Pooran Joshi等により発明された米国特許出願第11/327,612(2006年1月6日出願)。
・Pooran Joshi等により発明された米国特許出願第11/013,605(2004年12月15日出願)。
・Pooran Joshi等により発明された米国特許出願第10/801,377(2004年3月15日出願)。
・Pooran Joshi等により発明された米国特許出願第11/139,726(2005年5月26日出願)。
・Pooran Joshi等により発明された米国特許出願第10/871,939(2004年6月17日出願)。
・Pooran Joshi等により発明された米国特許出願第10/801,374(2004年3月15日出願)。
上述の全ての出願が、本願の参考文献として援用される。
104 SiOxストライプ
106 第1界面
108 第2界面
110 第3界面
116 ストライプ長
Claims (20)
- シリコンナノ結晶を含むシリコン酸化物(SiOx)を用いた光増幅方法であって、
シリコンナノ結晶を含むSiOx(xは2以下)導波路を形成する工程、
上記シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路に、700〜950nmの第1波長で第1パワーを有する光入力信号を供給する工程、
250〜550nmの第2波長で第2パワーを有する光源により、シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を励起する工程、および、
第1波長で、第1パワーよりも大きい第3パワーを有し、10%を越える量子効率を有する光出力信号を生成する工程とを含むことを特徴とする光増幅方法。 - シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を形成する工程では、厚さ400μm〜1000nmのシリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を形成することを特徴とする請求項1に記載の光増幅方法。
- シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を形成する工程では、ストライプ長を有するシリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を形成し、
シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を励起する工程では、シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を光源にさらし、
光出力信号を生成する工程では、上記SiOxストライプ長の増加に応じて増加する第3パワーを有する光出力信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の光増幅方法。 - 光出力信号を生成する工程では、第2波長での光源の第2パワーの増加に応じて増加する第3パワーを有する光出力信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の光増幅方法。
- シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路に光入力信号を供給する工程では、第1半値全幅(第1FWHM)を有する光入力信号を供給し、
光出力信号を生成する工程では、第1半値全幅未満の第2半値全幅(第2FWHM)を有する光出力信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の光増幅方法。 - 光入力信号を供給する工程では、100nmの第1FWHMを有する光入力信号を供給し、
光出力信号を生成する工程では、25nmの第2FWHMを有する光出力信号を生成することを特徴とする請求項5に記載の光増幅方法。 - シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を形成する工程では、ストライプ長およびストライプ幅のある導波路を形成し、
第3パワーを有する光出力信号を生成する工程では、ストライプ長およびストライプ幅に応じた第3パワーを有する光出力信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の光増幅方法。 - ストライプ長およびストライプ幅に応じた第3パワーを有する光出力信号を生成する工程では、一定のストライプ幅でのストライプ長の変化に応じて、線形利得を有する光出力信号を生成することを特徴とする請求項7に記載の光増幅方法。
- 線形利得を有する光出力信号を生成する工程では、下記(a)および(b)からなる群より選択される線形利得を有する光出力信号を生成することを特徴とする請求項8に記載の光増幅方法。
(a)50μmのストライプ幅、および、1μm〜400μmのストライプ長に対し、137/cmの線形利得を有する光出力信号を生成する。
(b)500μmのストライプ幅、および、0〜3000μmのストライプ長に対し、13.5/cmの線形利得を有する光出力信号を生成する。 - シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を形成する工程では、1.58〜1.75の光学指数を有するシリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を形成することを特徴とする請求項1に記載の光増幅方法。
- シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を形成する工程では、高密度プラズマ強化化学気相成長プロセス(HDPECVDプロセス)によって、シリコンナノ結晶を含むSiOxストライプを堆積させることを特徴とする請求項1に記載の光増幅方法。
- HDPECVDプロセスによって、シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路を形成する工程では、HDPECVD処理後、SiOx堆積,アニール処理,SiOxストライプ内へのシリコンナノ結晶の組込みを含むことを特徴とする請求項11に記載の光増幅方法。
- シリコンナノ結晶を含むSiOxストライプを堆積する工程は、以下の工程を含むことを特徴とする請求項12に記載の光増幅方法。
・20〜40cm3(SCCM)のシラン(SiH4)を導入する工程
・15〜35cm3(SCCM)の亜酸化窒素(N2O)を導入する工程
・13.56MHz〜300MHzの周波数、および、1〜20W/cm2の電力密度の電力を、上部電極に供給する工程
・50kHz〜13.56MHzの周波数、および、1〜5W/cm2以下の電力密度の電力を、下部電極に供給する工程。 - SiOxストライプのアニール処理は、500〜1100℃で、10分〜120分間のアニール処理を行うことを特徴とする請求項13に記載の光増幅方法。
- HDPECVDプロセスによって、シリコンナノ結晶を含むSiOxストライプを堆積する工程では、10eV未満の電子温度で、1×1011cm−3より高いプラズマ密度を使用することを特徴とする請求項11に記載の光増幅方法。
- アニール処理に応じた、SiOxストライプ内へのシリコンナノ結晶を組み込む工程では、直径2nm〜10nmのシリコンナノ結晶を形成することを特徴とする請求項12に記載の光増幅方法。
- シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路であって、光学指数を有する底部基板と、シリコンナノ結晶を含むSiOx(xは2以下)ストライプとを備え、シリコンナノ結晶を含むSiOxストライプは、底部基板を覆っており、上部基板および底部基板よりも大きい光学指数を有すると共に、700〜950nmの第1波長で第1パワーを有する光入力信号を受入れる第1界面、250〜550nmの第2波長で第2パワーを有する光源励起信号を受入れる第2界面、および第1波長で、第1パワーよりも大きい第3パワーを有し、10%を越える量子効率を有する光出力信号を供給する第3界面を有することを特徴とする導波路。
- シリコンナノ結晶を含むSiOxストライプの厚さは、400μm〜1000nmであることを特徴とする請求項17に記載の導波路。
- シリコンナノ結晶を含むSiOx導波路は、1.58〜1.75の光学指数を有することを特徴とする請求項17に記載の導波路。
- シリコンナノ結晶を含むSiOxストライプは、50μm〜500μmのストライプ幅を有することを特徴とする請求項17に記載の導波路。
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Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0335203A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-15 | Hitachi Cable Ltd | 希土類元素添加ガラス導波路の製造方法 |
JPH09508239A (ja) * | 1994-01-28 | 1997-08-19 | ブリテイッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | レーザ |
JP2000196191A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Inst Of Physical & Chemical Res | レ―ザ―およびその製造方法 |
JP2004296781A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Tokai Univ | ナノシリコン発光素子及びその製造法 |
JP2005503666A (ja) * | 2001-09-17 | 2005-02-03 | マサチューセッツ・インスティチュート・オブ・テクノロジー | 半導体ナノ結晶複合材 |
JP2005516409A (ja) * | 2002-01-29 | 2005-06-02 | ラックスパート テクノロジーズ カンパニー リミティッド | 光学素子用薄膜、これを利用した発光構造体及びその製造方法 |
JP2005529984A (ja) * | 2002-02-19 | 2005-10-06 | フォトン−エックス・インコーポレーテッド | 光用途のポリマーナノ複合材 |
JP2005533892A (ja) * | 2002-07-23 | 2005-11-10 | マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー | 光子原子の生成 |
JP2006509258A (ja) * | 2002-12-06 | 2006-03-16 | シェブロン ユー.エス.エー. インコーポレイテッド | ダイヤモンドイド含有材料の光学的用途 |
JP2006514445A (ja) * | 2003-03-21 | 2006-04-27 | インテル・コーポレーション | 改良された発光装置のシステム及び方法 |
US20060211267A1 (en) * | 2003-01-31 | 2006-09-21 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Silicon oxide thin-films with embedded nanocrystalline silicon |
JP2008235482A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Tama Tlo Kk | 光増幅器及びレーザ装置 |
-
2009
- 2009-10-21 JP JP2009242471A patent/JP2010109366A/ja active Pending
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0335203A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-15 | Hitachi Cable Ltd | 希土類元素添加ガラス導波路の製造方法 |
JPH09508239A (ja) * | 1994-01-28 | 1997-08-19 | ブリテイッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | レーザ |
JP2000196191A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Inst Of Physical & Chemical Res | レ―ザ―およびその製造方法 |
JP2005503666A (ja) * | 2001-09-17 | 2005-02-03 | マサチューセッツ・インスティチュート・オブ・テクノロジー | 半導体ナノ結晶複合材 |
JP2005516409A (ja) * | 2002-01-29 | 2005-06-02 | ラックスパート テクノロジーズ カンパニー リミティッド | 光学素子用薄膜、これを利用した発光構造体及びその製造方法 |
JP2005529984A (ja) * | 2002-02-19 | 2005-10-06 | フォトン−エックス・インコーポレーテッド | 光用途のポリマーナノ複合材 |
JP2005533892A (ja) * | 2002-07-23 | 2005-11-10 | マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー | 光子原子の生成 |
JP2006509258A (ja) * | 2002-12-06 | 2006-03-16 | シェブロン ユー.エス.エー. インコーポレイテッド | ダイヤモンドイド含有材料の光学的用途 |
US20060211267A1 (en) * | 2003-01-31 | 2006-09-21 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Silicon oxide thin-films with embedded nanocrystalline silicon |
JP2006514445A (ja) * | 2003-03-21 | 2006-04-27 | インテル・コーポレーション | 改良された発光装置のシステム及び方法 |
JP2004296781A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Tokai Univ | ナノシリコン発光素子及びその製造法 |
JP2008235482A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Tama Tlo Kk | 光増幅器及びレーザ装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN6011068348; Cheng-Wei Lian and Gong-Ru Lin: 'Amplified spontaneous emission and optical gain coefficient of SiOX based planar waveguide with buri' Conference on Lasers and Electro-Optics, 2008 and 2008 Conference on Quantum Electronics and Laser S , 20080504, pp.1-2 * |
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