フォトニック結晶を用いた光RAM用メモリ素子の小型化に関する研究－フォトニック結晶における多モード光干渉（MMI）現象の基礎的検討

摘要

将来の高集積化が可能な光RAM（Random access memory）素子を実現するために，小型化が可能な光RAM素子の候補として横モード間（0次－1次モード間）双安定アクティブMMI（multi-mode interferometer）レーザーを提案している．更なる小型化への検討として，フォトニック結晶導波路適用のための基礎的検討を行った．今回検討対象とした二次元フォトニック結晶導波路に対しては，屈折率導波に基づくMMI（multi-mode interference）理論式をそのまま適用して導波路設計することができない為，仮想的な屈折率差を用いた理論式がこれまで提案されている．そこで本報告では，二次元フォトニック結晶導波路において，0次モードだけでなく，1次モードの自己結像についてもこの仮想的屈折率差に基づくMMI理論式が適用できるかどうか検討した．その結果，（1）0次モード，1次モード共に，分散曲線が線形変化する範囲であれば，仮想的屈折率差に基づくMMI理論式が適用できる，（2）前記（1）に基づき，従来報告の1／25以下の素子サイズで横モード間双安定型アクティブMMIレーザーの設計が可能である，ということを確認したので報告する．