生成AIの普及でデータ通信量が増加する中、京セラ株式会社はシリコン光回路上に直接集積可能な光アイソレータ技術を開発しました。レーザーアニールを用い、必要箇所のみを局所加熱して磁気光学ガーネットを結晶化し、周囲の電極や配線への熱影響を抑えます。光アイソレータは戻り光を低減して通信を安定させる重要部品で、CPOを含む高集積な光電融合に不可欠です。本成果はIEEE Accessに2026年9月3日に掲載されました。技術はレーザーアニールを用いたシリコン光回路上の光アイソレータ集積として世界初とされています。AIデータセンターの高速化と低消費電力化に向けた実装課題の解決に資する内容です。
レーザーアニールで局所加熱し、光アイソレータをモノリシック集積
磁気光学ガーネットを成膜した約700μm四方の領域に近赤外レーザーを照射し、必要部位のみを加熱するプロセスを採用しました。チップ全体を高温で処理する従来手法と異なり、光回路や金属電極への熱的影響を抑制できます。磁気光学ガーネットは約600℃以上の熱処理で機能を発現しますが、局所加熱によりシリコン光回路上で結晶化を実現しました。複数素子を同一基板に一体形成するモノリシック集積技術として、光アイソレータの作り込みに成功しています。電子顕微鏡観察により、レーザー照射部の結晶化の良好性も確認されています。プロセス選択性が高く、今後の高密度実装に適したアプローチです。
光通信波長域で13.6dBのアイソレーション比を確認
干渉構造を用いた試作デバイスで、順方向と逆方向の光出力を比較する実験を行いました。光通信で用いられる波長域において13.6dBのアイソレーション比を確認し、戻り光を約20分の1に低減しました。これにより、シリコン光回路上で光アイソレータの動作が実証されています。京セラ株式会社は先行共同研究でナノコンポジットガーネットを用いた集積技術も報告しており、今回の成果はそれを発展させた位置づけです。今後は低損失と高効率、量産に向けた生産性向上に取り組む方針です。効率的で持続可能な情報社会の発展への貢献が示されています。
詳しくは「京セラ株式会社」の公式ページまで。レポート／DXマガジン編集部
