波長多重光接続パッケージ内超高性能システム集積（WDM-OI-SiP）
研究概要
インターネットの普及により世の中がユビキタス社会に変貌しつつあります。その進展を維持・継続するための情報処理システムの高性能化は、これまでは、
半導体（LSI）のゲート長や配線幅を短小化する微細化技術の進展に支えられていました。しかしながら、製造装置の高騰などにより技術転換が求められています。低電力高性能システムの実現には、高周波化と高密度化に比例して消費電力が増加する電気配線に代わり、周波数に依存せず高密度化により低電力化が図れる光配線が関心を集めています。
本研究分野では、図W-1に示すような次世代型の光接続パッケージ内超高性能システム集積（OI-SiP: Optical-Interconnect System in Package）の実現を目指して、大容量高密度伝送を提供する波長多重（WDM: Wavelength-Division Multiplexing）光配線の研究を推進しています。
- 空間光波長アドドロップ方式の提案
- 波長多重信号光配線の原理実証
- 縦型Y分岐導波路と微小埋め込み45度ミラーの作製
- 共振器集積グレーティング結合法の開発（under construction）
- インライン型波長選択導波光変調方式の検討（under construction）
図W-1 波長多重光接続パッケージ内超高性能システム集積の概念図。パッケージ基板に光導波路配線を集積し、面発光レーザ（VCSEL: Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）2次元アレイおよび光検出器（PD: Photo-Diode）2次元アレイを下面に集積した光電気変換インターボーザを表面実装し、インターポーザ上面にLSIチップを搭載する。送信側のVCSELアレイから受信側のPDアレイへ2次元並列光信号を送信する。単層光導波路でWDM信号伝送するため，VCSELアレイは導波光伝搬方向に異なる波長のものを配置し，導波路面に垂直に入出力する空間光を導波光と波長選択的にアドドロップする素子を導波路に集積する。単なる波長合分波素子ではなく，波長アドドロップ素子を集積することで，1対1のチップ間の2次元並列接続だけでなく，複数のチップ間をタンデム接続することも可能となる。さらには，薄膜導波路や細線導波路は光波の閉じ込めが強いため，それだけ低い消費電力でスイッチングや変調が可能であり，電気もしくは光で接続を制御するインテリジェント配線への展開も期待できる。