荒井・西山研究室 ―研究室紹介 #3―

50年以上も前、私たちの生活を大きく変える一つの歴史的な出来事がありました。世界初となる半導体レーザ発振の成功です。以来、先人達は次々に技術革新を実現してきました。石英光ファイバの極低損失化と波長1.5-1.6ミクロン帯で動作する半導体レーザの実現とその高性能化に伴って、電信は光ファイバ通信へと姿を変え、インターネットやスマートフォンなどの通信を支える基幹技術となりました。

近年では、光ファイバ通信はスーパーコンピュータの中まで浸透し、高い処理能力と低消費電力化に大きく貢献しております。当研究室では、光通信の基盤となる光源を中核として、将来の光集積回路構築のための新しいアイデアの提案とそれを実現するための基盤技術の開拓を行っています。

そのような背景のもと、当研究室では、ローカルエリアネットワーク（LAN）からオンチップ光配線までを視野に入れ、光源である半導体レーザを中心とした次世代の通信用光デバイスの研究開発を行っています。これまでLSIの微細化・高密度化とともにムーアの法則に従って向上してきたプロセッサの処理能力は、電気配線の伝送遅延、電磁干渉ノイズ、および消費電力の急激な増大により限界に近づきつつあります。こうした電気配線による伝送限界を解消する技術として、シリコンの微細な光導波路をLSIチップ上に張り巡らせて、光によりチップ間やチップ内での信号伝送を行なう「オンチップ光配線」が注目を集めています。

私たちは、将来的なオンチップ・オンボード光配線への応用を念頭に、シリコン基板上極低電流動作半導体レーザ搭載集積光回路、SOI（Silicon on Insulator: 絶縁体上のSi）基板上におけるシリコン・化合物半導体混載大規模光集積回路、従来に比べて超高速変調を可能とするトランジスタレーザ、そして自然界にはありえない光特性を生み出すメタマテリアル光素子など、様々な革新的な光集積デバイスを提案し、その実現と産業応用に取り組んでおります。