光導波路の設計、集積化技術とCo-packaging Opticsの最新動向

第1部 シリコン系光導波路とフォトニクスデバイス集積技術の開発

(2023年11月7日 10:15〜11:35)

　シリコン系光導波路素子とその集積技術 (通称:シリコンフォトニクス) は基礎的な研究段階から、産業展開に至る実用化開発段階へ移行しており、市場は急拡大を続けている。その一方、更なる高密度・高性能な光集積回路を実現に向けて、解決すべき技術課題が多数認識されており、新たなブレークスルーが求められる。 　本講演では基本的な素子動作原理から近年の技術動向、取り組むべき諸課題について取り上げ、解説を行う。

1. 光導波構造の基礎
   1. 1次元の光閉込めと光伝搬
   2. 2次元 (3層スラブ導波路) の固有値方程式と導波モード形成
   3. 高次モードとカットオフ
   4. ガラス、化合物半導体、シリコン系導波路の比較
2. シリコン系光導波路デバイス
   1. パッシブ光デバイス
      • カプラ
      • フィルタ
      • 入出力光結合など
   2. 光変調器
   3. 受光器
   4. レーザー光源
3. フォトニクス集積技術
   1. ムーアの法則と集積フォトニクスデバイスの活用
   2. CMOS互換モノリシック集積技術
   3. 多彩な異種材料を活用したハイブリッド集積技術
   4. 光チップレット、2.5/3次元実装
   5. ファブレス化、ファウンドリーサービスの現状
• 質疑応答

第2部 ポリマー光導波路を用いた光電コパッケージ技術の開発動向

(2023年11月7日 12:20〜13:40)

　生成AIの登場により、データセンタの巨大化、高性能化が近年さらに加速している。これを実現する技術として、従来のブラガブルトランシーバを用いたアーキテクチャより低消費電力化が可能な半導体素子と光素子を同一パッケージ上に集積した「Co-packaging Optics」が世界中で注目されている。 　本講演ではデータセンタの動向からなぜ「Co-packaging Optics」が必要なのかを説明した後、「Co-packaging Optics」の最新研究動向と我々が提案しているCo-Packaged Opticsに関する最新成果を講演する。

1. 光電コパッケージの背景
   1. 拡大するデータセンタ
   2. 「Co-packaging Optics」への期待
   3. 「Co-packaging Optics」の種類とロードマップ
   4. 「Co-packaging Optics」の世界的な最新研究開発動向
2. 我々が提案する「アクティブオプティカルパッケージ」に関して
   1. 概要
   2. 特長
   3. 要素技術1:ポリマー光導波路
   4. 要素技術2:ポリマーマイクロミラー
   5. 要素技術3:光コネクタ
   6. 社会実装に向けた取り組み:次世代GDC協議会光電コパッケージ検討部会
• 質疑応答

第3部 アレイ導波路回折格子の構成と光通信に向けた応用

(2023年11月7日 13:50〜15:10)

　始めに、光伝送技術と光導波技術開発の歴史を振り返り、波長分割多重技術の開発に伴ってアレイ導波路回折格子が実用化されてきたことを説明します。その中で、アレイ導波路回折格子が何に利用され、何に利用可能であるか明らかにします。次に、アレイ導波路回折格子の設計について説明し、具体的な例として石英導波路およびシリコン導波路を取り上げます。次に、アレイ導波路回折格子の応用例として、波長合分波、光信号処理、波長選択光スイッチング、波長ルーティングについて説明します。 　以上から、アレイ導波路回折格子の光通信システムにおける役割、設計指針、応用アイデアの理解を進めます。また、ベースとなる光導波路技術全般の理解を進めます。

1. 背景
   1. 光ネットワーク技術の進展
   2. 光導波路技術の進展
   3. アレイ導波路回折格子とその応用
2. アレイ導波路回折格子の構成
   1. アレイ導波路回折格子の設計
   2. 石英アレイ導波路回折格子
   3. シリコンアレイ導波路回折格子
3. アレイ導波路回折格子を用いた通信用機能素子
   1. 波長分割多重用合分波素子
   2. 光信号処理素子
   3. 波長選択光スイッチ
   4. 波長ルータ
4. まとめ
   • 光導波路技術の今後の展開
• 質疑応答

第4部 Co-Packaged Opticsの実装形態とデバイス接続技術

(2023年11月7日 15:20〜16:40)

　次世代の大容量、低消費電力ネットワークスイッチ装置を実現するために導入が期待されてCo-Packaged Opticsについて、学会の最新発表、企業のニュースリリースやデモ、標準化活動等の情報に基づいて技術動向について包括的に解説を行う。Co-Packaged Opticsとは何か、何故必要とされているかという入口から、最新の技術動向まで網羅して説明し、今後の動向について展望する。

1. データセンタネットワークのトレンド
   1. データセンタネットワーク
   2. 伝送容量のトレンド
   3. 消費電力のトレンド
2. サーバアーキテクチャの変遷
   1. ボードエッジ実装
   2. On-Board Optics
   3. Co-Packaged Optics
3. Co-Packaged Opticsの動向
   1. 実装形態
   2. 光トランシーバ
   3. 外部光源
   4. 光配線
   5. 放熱問題
4. 今後の展開
• 質疑応答