ポリマー光回路デバイスの作製技術と材料設計

第1部 有機EOポリマーの設計、高性能化と光制御、表示デバイスへの応用

(2024年4月10日 10:30〜14:30)※途中、昼休みを含む

　Beyond 5G (B5G) では、5Gの10倍以上の高速化と1/100の省電力化が光通信システムに求められる。また、テラヘルツ領域 (0.1 – 10 THz) に達する無線信号を光信号に直接変換する技術が必要になる。これらを実現するためのキーデバイスが電気光学 (EO) 効果を用いた光変調器や光フェーズドアレイなどの光制御デバイスである。さらに、B5Gのプラットフォームを活用したVR/ARなどのユーザーインターフェースとなる、3Dディスプレイやスマートグラスなどの新しい表示デバイスの実現も期待されている。 　光制御デバイスの高速化と省電力化はトレードオフの関係にあり、既存技術の延長では実現が難しい。有機EOポリマーは、大きなEO効果を示し光変調器の性能指数がニオブ酸リチウムなどの既存材料を上回るとともに誘電率が低く、超高速化と省電力化のブレークスルーが期待できる。また、テラヘルツ領域において吸収係数が比較的小さく、高効率なテラヘルツ変調器の実現も期待できる。また、スピンコートにより成膜が可能で薄膜化が容易であることや、シリコンフォトニクスとのハイブリッド化が可能であるなどの加工性にも優れている。しかし、B5Gで求められる性能を実現するためには、EO効果や耐熱性の更なる向上が求められている。 　本セミナーでは、有機EOポリマーの性能向上のための基礎知識として基本特性や設計指針、評価技術などについて論じるとともに、超高速光変調器や光フェーズドアレイなどの具体的な光制御デバイスや表示デバイスへの応用例を紹介し、デバイス化の指針を示す。

1. はじめに
   1. 有機EOポリマーとは?
   2. 有機EOポリマーの応用
2. 有機EOポリマーの設計と高性能化
   1. 有機EOポリマーの設計
   2. 有機EOポリマーの評価方法
   3. 有機EOポリマーの高性能化
   4. 動作波長の短波長化
3. 有機電気光学ポリマーを用いた光制御デバイス
   1. Si/EOポリマーハイブリッド小型超高速光変調器
   2. テラヘルツ信号 – 光信号直接変換デバイス
   3. 超高速光フェーズドアレイ
• 質疑応答

第2部 Co-Package応用へ向けたポリマー光導波路への要求特性と作製技術

(2024年4月10日 14:45〜16:30)

　クラウドコンピューティング技術の普及にくわえて、昨今の生成AIの進展にともない、データセンタの担う役割が一層高っており、昨今では、より高速の演算処理の必要性から、データセンタネットワークに光配線が当然のごとく導入されている。この光配線に求められる広帯域、高配線密度、伝送長距離化を満足するべく伝送路にはシングルモードファイバ、送受信器には、シリコンフォトニクス技術を元にした光集積回路 (PIC) の適用が求められている。このPICをLSIと同一のパッケージ基板に実装するCo-Package技術は、これまでの電子回路基板・デバイス・実装技術を大きく変えうる技術として、ここ数年、様々な革新がもたらされている。 　本講演では、昨今高い注目を集めているCo-Package技術のキーデバイスとして期待されるポリマー光導波路について、これまでの開発の歴史から、現状の最先端の開発動向に至るまでを紹介する。特に1) ポリマー光導波路構成材料に対する要求仕様、2) 3次元光回路化が期待される中での最新ポリマー光導波路作製方法、3) 光導波路の特性評価例、などに関する技術的な話題についても解説する。

1. 技術背景
2. ポリマー光導波路の構造からみた分類
   1. 伝搬モードとは?
   2. マルチモード光導波路
   3. シングルモード光導波路
3. ポリマー光導波路の作製方法
4. ポリマー光導波路のための材料と求められる特性
5. ポリマー光導波路の特性表評価方法と特性例の紹介
6. ポリマー光導波路の応用
   1. マルチモードポリマー光導波路の応用
   2. シングルモードポリマー光導波路の応用
   3. 3次元光導波路の可能性と期待
7. ポリマー光導波路への期待
• 質疑応答