研究発表

オンボード光インターコネクトの応用へ向けて実用化が期待されるポリマー光導波路の3次元配線技術について，我々が考案したモスキート法を含め，その利点を照会した招待講演．2次元，3次元での自在な配線パターンを紹介した．

新たに考案したポリマー光導波路の作製法であるモスキート法は3次元光配線を容易に実現できる利点を有する．この利点を活かし，3次元配線パターン，露光・現像を応用した端面形成法，およびその45度ミラー作製への応用を報告した．

Hikaru Masuda, Norio Chujo, Naoki Matsushima, Takaaki Ishigure，日立製作所がすすめるシステムインパッケージ（SiP）構想では，ボード上のLSI近傍に，高密度に受・発光素子を配列し，ボードエッジのマルチモードファイバリボンと接続する配線を想定している．この構成では，ボード上に光配線のFan-in/out構造が必要となるため，モスキート法によるピッチ変換導波路の応用が期待される．SiPへの適用を目指して作製したピッチ変換ポリマー光導波路について報告した．

高速変調素子として研究がすすむSi細線導波路と，シングルモードファイバとのインタフェースとして期待されるシングルモードポリマー光導波路を，モスキート法にて作製できることを見出し，さらに有機－無機ハイブリッド材料SUNCONNECTを用いることで，長波長帯での低損失化を達成したことを報告した．

HPC(High-Performance Computer)の高速化及び低消費電力化へ向け，光インターコネクション技術の導入が検討されており，伝送路にポリマー並列光導波路を用いたボード内光配線が注目されている．特に昨今では，ポリマー光導波路にて，同一平面内交差構造やカーブ構造を形成した自由な配線設計が求められる．本検討ではインプリント法を用いてGI型ポリマー交差導波路作製を行った．作製した導波路は交差一箇所あたりの損失値がGI型で0.0074 dB，SI型で0.0319 dBを示し．容易な作製手法であるインプリント法であっても，GI型コア形成による低交差損失化が可能であることを明らかにした．

当研究室で提案してきたMosquito法を用いて，単純な工程で，屈折率分布(GI)型円形コアが高密度に配列された，多層ポリマー光導波路の作製を行った．Mosquito法では，液状のクラッドモノマー中に同じく液状のコアモノマーが吐出されることで多層構造が形成されるため，コア位置ずれが懸念される．本稿では，Mosquito法のニードル走査・コアモノマー吐出過程での，コア・クラッド各モノマー流動の様子を，流体力学に基づくシミュレーションにて算出し，その結果よりニードル走査プログラムを再設定することで，水平・鉛直方向にそれぞれ125 μm間隔でコアが配列された多層導波路を，先行研究に比べざらに高位置精度に作製することに成功した．

本稿では，近年のポリマー光導波路に関する新たなる開発動向を概観するとともに，我々が注力する新たなポリマー光導波路の作製手法「モスキート法」について紹介し，このモスキート法により可能になる，新しい光回路，光配線のあり方について展望する．

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．

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．

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.

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.