研究者詳細 - 石榑　崇明

研究発表 - 石榑　崇明

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ポリマー光導波路：モスキート法による新たな光配線の可能性

石榑崇明

電子情報通信学会2016総合大会（福岡） ,

2016年03月

口頭発表（招待・特別）

Eu-Alポリマーコンポジット添加光導波路の作製と小型光増幅デバイスへの応用

三谷真利奈，山下兼一，三木　瞳・福井俊巳，石榑崇明

電子情報通信学会2016総合大会（福岡） ,

2016年03月

口頭発表（一般）

希土類イオンを高濃度添加するために株式会社KRIにより開発されたEuropium-Aluminum（Eu-Al）ポリマーコンポジットを用いてポリマー光導波路を作製し，その発光特性を調べた．作製にはディスペンサを用いたMosquito法を採用し，直径109 umの円形コア光導波路を得た．作製された光導波路に対し，532-nm DPSSレーザと617-nm LEDを用いてCo-axial励起を行い，誘導放出光強度を測定した，励起光強度と信号光強度を変化させ効果的に誘導放出を起こすための最適値を検討したところ，微弱信号光と高強度の励起光に対して利得が増大し，導波路長3.7 cmのEu添加光導波路にて最大10.18 dBの光増幅を確認した．

受動モード同期デバイスへ向けたカーボンナノチューブドープポリマー光導波路

吉田　翔，Weijian Ni，Sze Y. Set，山下真司，石榑崇明（

電子情報通信学会光エレクトロニクス(OPE)研究会（那覇市，沖縄） ,

2016年02月

口頭発表（一般）

Carbon nanotubeは，高い可飽和吸収特性を示し，かつ超高速応答を示すことが実証されており，フェムト秒パルスレーザを構成する受動モード同期デバイスへの応用が期待されている．既に，CNT/ポリマーコンポジットを用いたファイバテーパ型デバイスが検討されているが，ポリマー中のCNTと作用させるため，ファイバに延伸加工を施さなければならず，機械強度と再現性の面で課題が残る．本研究では，ポリマー光導波路中にCNTをドープすることにより，高再現性，高機械強度を有する全ポリマー型受動モード同期デバイスを実現した．

モスキート法を用いた端面研磨フリー円形GI型ポリマー光導波路の作製

榎本忠幸，石榑崇明

電子情報通信学会光エレクトロニクス(OPE)研究会（那覇市，沖縄） ,

2016年02月

口頭発表（一般）

光配線によるチップ間伝送を可能とする光インターコネクト技術が注目されており, オンボードの光信号伝送路としてマルチモードポリマー導波路に期待が寄せられている. 近年, 我々が考案したモスキート法は, 他の能動・受動素子との結合効率に優れるGI型円形ポリマー光導波路の作製を可能にする. このGI型円形コアポリマー光導波路を他の素子と結合するためには, 導波路端面平滑化のための加工処理, 主に端面研磨行程が不可欠であった. 本報告では, この端面処理のための余剰加工工程をなくし, プリント基板へ直接実装を可能とする新たな作製法を検討したので報告する。導波路形成後の切断と研磨処理を行わず, 露光により作製した端面は, 研磨時と同程度の端面精度荒れとなり, その結果, 低い挿入損失（光導波路長5 cmの場合0.79 dB）が観測された.

Planar polymer and glass graded index waveguides for data centre applications

Richard C. Pitwon,Akira Yamauchi,Lars Brusberg, Kai Wang, Takaaki Ishigure,Henning Schröder,and Alex Worrall

SPIE Photonics WEST 2016 OPTO （San Francisco, California, United States） ,

2016年02月

口頭発表（一般）

Embedded optical waveguide technology for optical printed circuit boards (OPCBs) has advanced considerably over the past decade both in terms of materials and achievable waveguide structures. Two distinct classes of planar graded index multimode waveguide have recently emerged based on polymer and glass materials. We report on the suitability of graded index polymer waveguides, fabricated using the Mosquito method, and graded index glass waveguides, fabricated using ion diffusion on thin glass foils, for deployment within future data center environments as part of an optically disaggregated architecture. To this end, we first characterize the wavelength dependent performance of different waveguide types to assess their suitability with respect to two dominant emerging multimode transceiver classes based on directly modulated 850 nm VCSELs and 1310 silicon photonics devices. Furthermore we connect the different waveguide types into an optically disaggregated data storage system and characterize their performance with respect to different common high speed data protocols used at the intra and inter rack level including 10 Gb Ethernet and Serial Attached SCSI.

Low-loss optical coupling between waveguide and optical modules via 45-degree mirrors realized with grade-index core structure

Yoshie Morimoto, Takaaki Ishigure

SPIE Photonics WEST 2016 OPTO （San Francisco, California, United States） ,

2016年02月

口頭発表（一般）

In this paper, we theoretically analyze the optical loss in multimode waveguides based optical links including optical path conversion via a 45-degree mirror using a ray-trace simulator. We focus on some waveguide structural parameters: the cladding thickness, the core size, and the refractive index of the core and cladding material, and confirm the optimum waveguide parameters for GI circular-core waveguides for realizing low-loss light coupling. In addition, we experimentally investigate the optical loss of GI circular-core polymer optical waveguides fabricated using the Mosquito method. The fabricated waveguide exhibits low optical insertion loss and low inter-channel crosstalk even after mirror fabrication on its one end.

Densely-aligned multilayered polymer optical waveguide with low interchannel crosstalk

Yusuke Kogo and Takaaki Ishigure

SPIE Photonics WEST 2016 OPTO （San Francisco, California, United States） ,

2016年02月

口頭発表（一般）

Low-loss polymer optical waveguides with graded-index perfect circular cores for on-board interconnection

Yuki Saito and Takaaki Ishigure

SPIE Photonics WEST 2016 OPTO （San Francisco, California, United States） ,

2016年02月

口頭発表（一般）

Using the Mosquito method, we fabricate low-loss multimode polymer optical waveguides with graded-index (GI) perfect circular cores for the applications to on-board optical interconnection. Originally we used siloxane based monomers. In this paper, novel organic-inorganic hybrid materials (SUNCONNECT®) are selected to confirm the applicability of wide-range polymers to the Mosquito method. Here, a dip is observed on the upper perimeter of the obtained core cross-sections particularly when using a straight needle with a wall-thickness of more than 75 m. Such a core-shape deformation increases the coupling loss with circular-core optical fibers. So, the flow of core and cladding monomers while dispensing the core with the needle scan is visually observed. It is confirmed that the edge of the straight needle chips off the upper perimeter of the core when the core monomer is dispensed, leading to the dip. Therefore, the straight needle is replaced for a curved one to change the dispensing direction for eliminating the dip. Finally, we successfully demonstrate a 1.65-dB lower loss in a 5-cm long waveguide compared to the one having the core with a dip.

Low-Loss Graded Index Multimode Polymer Crossed Waveguides Fabricated Using the Imprint Method

Yutaro Oizumi and Takaaki Ishigure

SPIE Photonics WEST 2016 OPTO （San Francisco, California, United States） ,

2016年02月

口頭発表（一般）

高密度多層GI型円形コアポリマー並列光導波路

鈴木球太，石榑崇明

電子情報通信学会光エレクトロニクス(OPE)研究会（金沢市，石川） ,

2015年12月

口頭発表（一般）

更なる高密度配線への期待から，GI型コア多層並列導波路が注目されつつある．Mosquito法は，簡易なプロセスでGI型コアの多層並列コア構造を形成できる導波路作製法であるが，この多層並列構造は，液体状コアモノマーを液体状クラッドモノマー中にディスペンスして形成するため，液体の流動の影響によるコア位置決め精度の低下が未だ課題として残されている．本研究では，Mosquito法による多層並列コア構造形成の可能性確認を目的として，実際に12チャネル×2層の多層導波路を作製した．またニードル走査プログラムを補正することで，優れた水平方向位置精度を実現した．最後に，得られた12チャネル×2層多層導波路の光学特性を測定することで，実際の位置ずれと損失の関係を評価した．

ポリマー光導波路を用いた広帯域・高密度オンボードインターコネクトの技術動向

石榑崇明

2015年度　第4回　フォトニックデバイス・応用技術研究会,

2015年11月

公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等, 般財団法人光産業技術振興協会

Organic-Inorganic Hybrid Material, "SUNCONNECT®" for Optical Inter-connects

縄田秀行，石榑崇明　他

IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ2015) （Kyoto, Japan） ,

2015年11月

口頭発表（一般）, IEEE CPMT Chapter

Low-Loss Light Coupling Design for a Multimode Polymer Optical Waveguide via 45-degree Mirrors

森本祥江，石榑崇明

IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ2015) （Kyoto, Japan） ,

2015年11月

口頭発表（一般）, IEEE CPMT Chapter

Interchannel Pitch Conversion (250 to 125 µm) in Multimode Polymer Optical Waveguide for High-Density Optical Wiring

増田輝，石榑崇明

IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ2015) （Kyoto, Japan） ,

2015年11月

口頭発表（一般）, IEEE CPMT Chapter

Fabrication for Densely Aligned Multi-layer GI Circular Core Polymer Optical Waveguides

鈴木球太，石榑崇明

IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ2015) （Kyoto, Japan） ,

2015年11月

口頭発表（一般）, IEEE CPMT Chapter

GI型円形コアマルチモードポリマーテーパ光導波路

戸田帆志彦，石榑崇明

電子情報通信学会光エレクトロニクス(OPE)研究会（別府市，大分） ,

2015年10月

口頭発表（一般）

オンボード光インターコネクトに向けて光導波路を基板に実装する際に，光導波路と他の光素子との接続点でのアライメント精度ならびにミスアライメントに伴う損失は，技術課題の一つである．そこで本研究では，ミスアライメントの許容量を高め，接続損失を低減できる光導波路の実現を目指して，コア径が導波路軸方向に徐々に変化するテーパ構造を有する屈折率分布（GI）型ポリマー光導波路を検討した．作製手法には樹脂原料の相互拡散によりGI型屈折率分布を形成可能なMosquito法を応用する．実際に導波路軸に沿って円形のコア形状を保ちながら変化するテーパ状のポリマー光導波路の作製に成功した．テーパ導波路を設計する際に樹脂原料の相互拡散現象を数式的に表現できる拡散方程式を数値計算して，屈折分布を理論的に導く手法を導入した．この屈折率分布のシミューレション結果と実測結果を比較し，妥当性を議論する．

モスキート法による高密度多段ポリマー光導波路の作製と低クロストーク化

古後佑典，鈴木球太，石榑崇明

電子情報通信学会光エレクトロニクス(OPE)研究会（別府市，大分） ,

2015年10月

口頭発表（一般）

近年，オンボード光インターコネクト技術として，プリント基板上にマルチモードポリマー光導波路を実装した光配線板が注目されている．これまで我々は， Mosquito法によって円形屈折率分布(GI)型コアを有するポリマー光導波路を作製し，従来の矩形階段屈折率(SI)型ポリマー光導波路と比較して，低伝搬損失，低チャネル間クロストークとなることを報告してきた．加えて，Mosquito法は，基板に鉛直な方向に複数コアを多段配列した，「多段並列光導波路」を容易に作製可能であることを示してきた．しかしながら，この多段導波路では，円形GI型コアであっても，鉛直方向近接コアへのクロストークが極めて高くなる現象が見られた．本研究では，多段導波路に見られた高クロストークの要因を解析するとともに，導波路の作製工程を再検討することで，多段導波路のチャネル間クロストークを減少させることに成功した．これにより，更なる導波路の高密度配線化が可能となる．

Polymer waveguide for 3-D on-board optical circuits

石榑崇明

3rd Optical Interconnect in Data Centers Symposium （Cannes, France） ,

2015年09月

口頭発表（招待・特別）

円形断面を有するポリマーマイクロ流路作製

相賀建人，石榑崇明1

第76回　応用物理学会秋季学術講演会（名古屋市，愛知） ,

2015年09月

口頭発表（一般）, 公益社団法人　応用物理学会

45°ミラーによる低損失光結合のためのマルチモードポリマー光導波路の最適構造設計

森本祥江，石榑崇明

電子情報通信学会　2015ソサエティ大会（東北大学，宮城） ,

2015年09月

口頭発表（一般）, 電子情報通信学会

High performance computing (HPC)のさらなる高性能化を見据え，光インターコネクト技術の導入が期待されており，マルチモードポリマー光導波路を用いた光配線板が検討されている．光配線板では，光源としてVCSEL(垂直面発光レーザ)を用いることが想定されているため，光源-導波路間・導波路-受光器間の結合部に，導波路端に形成した45°ミラーによる直角光路変換が必要とされる．この45°ミラーを介した光結合の際に生じる損失は，光配線板上の導波路ベース光リンクを構成する上で懸念事項となっている．本研究では，45°ミラーを形成した光導波路による，オンボード・ボード間光配線のリンクロスを，光線追跡シミュレーションにより計算し，低リンクロスを実現する光導波路の最適構造を議論する．

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