光デバイス研究の最前線～「異種材料集積技術」と「フォトニック結晶面発光レーザ」～
研究開発風景（次世代レーザの設計・検討）
インジウムリンとシリコンフォトニクス
SEDIは市場のニーズに応じて、高速大容量化と低消費電力化を実現した光デバイスを供給してきた。それを先導しサポートしてきたのが住友電工の伝送デバイス研究所だ。光通信の伝送速度は、2030年代には10Tbps級に達すると予想されている。しかし、従来の単一材料光デバイスでは高速動作に限界が見えており、技術的なブレイクスルーが求められている。この難題をクリアするために着目したのが「異種材料集積技術」。素子を組み合わせ集積させる技術である。同研究所光素子研究部の八木英樹は、長年にわたって最前線で研究開発に取り組んでいる。
「端的に言えば、化合物半導体インジウムリンとシリコンフォトニクス*それぞれの利点を組み合わせる技術です。光を伝搬・制御するシリコン基板に、インジウムリンによる光源や変調器等を適切に接合します。これにより、化合物半導体で高速性を、シリコンフォトニクスで小型化、低消費電力化を実現できます。現在進めているのは、酸素を介して接合する技術です。そのためには、シリコン加工とインジウムリン加工、それぞれの物性の理解、知識・技術が必要であることを痛感しています。この壁をクリアして安定した量産化へ導きたいと考えています」（八木）
*シリコン基板の上に導波路を形成し、光を伝搬・制御する技術。従来の電子回路（電気信号）の代わりに光信号を使って情報をやり取りする。
ゲームチェンジを起こす「光電融合技術」へ
伝送デバイス研究所が取り組む、もう一つの大きなテーマが「超高出力CW-LD」。「フォトニック結晶面発光レーザ（PCSEL）」を用いた次世代の半導体レーザだ。チップの表面から均一に光を発射する半導体レーザで、従来の端面から光を出す半導体レーザより高出力を実現する。光素子研究部部長の柳沢昌輝が研究開発を率いている。
「半導体レーザで高出力を得るために発光面積を大きくするとビーム品質が悪くなってしまいます。その壁を打ち破ったのがPCSELです。フォトニック結晶と呼ばれる構造を用いることで、ビーム品質を劣化させることなく、高出力化が可能となりました」（柳沢）
現在、二つの大きなテーマに取り組んでいる伝送デバイス研究所だが、未来の光デバイスはどのような方向に進んでいくのだろうか。
「環境負荷低減の観点から、光デバイスの低消費電力化は永遠に求められ続けます。それに応えるため、取り組みを開始しているのが光電融合技術です。電子デバイスと光デバイスを融合し、電気配線を光配線に置き換えることで、ネットワークの大容量化と低遅延化を図り、大幅な低消費電力化を実現する技術。このような世の中にインパクトを与え、ゲームチェンジを起こす技術・製品を開発していきたいと思っています」（柳沢）
