月刊OPTRONICS

シリコンフォトニクスの動向と今後の展望 ―IEEE Group IV Photonics Conference 2007〜2010の傾向分析―

日本電信電話（株）　山田 浩治

　情報処理や情報伝送システムの広範かつ急速な市場拡大に伴い，これらシステムの根幹的ハードウェアである情報処理用電子回路および通信用光回路には，これまでと桁違いの高機能化，集積化，低消費電力化，そして経済化が求められている。しかしながら，電子回路の処理能力は，信号遅延と発熱の問題により既に飽和しつつあり，また光回路においては，デバイスサイズや材料の多様性が障害となり，集積化，低消費電力化が困難な状況にある。また同様の理由により，光デバイスのドライブ回路・制御回路などに用いられるシリコン電子回路と光回路とのコンパクトな融合は困難であり，システム全体としての小型化，低消費電力化，経済化の障害にもなっている。・・・(続きは本誌で)

通信応用に向けたシリコンフォトニクスデバイス集積

日本電信電話（株）　土澤　泰，西英　隆，高　磊，渡辺 俊文，篠島 弘幸，朴　成鳳，山田 浩治，板橋 聖一

　ブロードバンド通信の普及によるトラフィックの急激な増加に対応するため，通信用デバイスにさらなる高機能化，高速化，多チャンネル化が求められている。一方で低コスト化，低消費電力化の要請は強く，通信用デバイスへの要求はますます厳しくなっている。シリコンフォトニクス技術は，小型高集積化を得意とし，量産性，光電気集積性にも優れると考えられることから，光デバイスの高機能化と低コスト化を両立できる技術として通信分野においても適用への期待は高い。Si微細加工技術を基盤に単体デバイスの開発が進み，現在シリコンフォトニクスはデバイス集積に向けた取り組みが盛んに行われている。ここでは，我々が進めている通信応用向けシリコンフォトニクスデバイス集積技術の最近の進展について紹介する。・・・(続きは本誌で)

光インターコネクションに向けたシリコンフォトニクスデバイス集積

フォトニクス・エレクトロニクス融合システム基盤技術開発研究機構　中村 隆宏，賣野　豊，藤方 潤一，荒川 泰彦

　近年，情報処理や通信トラフィックの指数関数的な増大に伴って，コンピュータやサーバでは配線の信号伝送速度や集積度の限界をいかに超えるか，通信ネットワークでは，ネットワーク機器の消費電力増大をいかに抑制するかが大きな課題となっている。サーバと通信機器の両者を持つデータセンタにおいては，消費電力の増大と機器の発熱が顕在化している。これらの問題を解決するためコンピュータやサーバでは，光インターコネクションを用いた筺体間，ボード間，チップ間，更には，チップ内のデータ伝送の低消費電力化や小型化が望まれている。
　また，携帯端末機器においても小型・高機能化が進む中でボード基板内のクロストークノイズやインピーダンスミスマッチの課題が顕在化しており，光インターコネクションによるノイズ低減，設計自由度や実装密度の向上が望まれている。・・・(続きは本誌で)

シリコン・ゲルマニウムフォトニクス

東京大学　石川 靖彦

　映像など大容量の情報を個人が利用・送受信する時代に突入し，高速光インターコネクトの需要は一層増加することが予想される。光通信の低電力化やFTTH（fiber to the home）の世界規模での普及を図ることはもとより，コンピュータ周辺機器間やコンピュータ内部への光インターコネクトの導入，さらにはコア間などCPU内での光配線も視野に入れる必要がある。Siフォトニクスは，Si-CMOS加工技術をベースに，光デバイスの集積化をSiをプラットフォームとして実現する技術である。LSIで培われた微細加工技術と信頼性・生産性を光デバイス作製に適用することで，低価格で小型（=高速・低電力）のSi光電子集積回路の実現が期待される。・・・(続きは本誌で)

シリコン/III-V族半導体ハイブリッド集積光デバイス

東京工業大学　西山 伸彦

　シリコンでフォトニックデバイスを実現する場合に常に課題として挙げられるのが，シリコンは間接遷移半導体であるという事実である。それを克服するためにシリコンに工夫をして発光効率を向上する取り組みや，シリコン上に他の材料をモノリシックに積層して発光させる取り組みなどの紹介は，本特集内の他の記事に譲ることにして，筆者は他の材料とシリコンを貼りあわせて機能を実現するハイブリッド集積（Hybrid Integration）技術もしくは異種材料集積（Hetero Material Integration）技術と，それを利用した光デバイスについて述べたい。・・・(続きは本誌で)

無転位Si/III-V/Si構造を用いたIII-V族発光デバイス・Si集積回路のモノリシック形成

豊橋技術科学大学　若原 昭浩

シリコン基板上への希土類発光デバイスのモノリシック形成

電気通信大学　一色 秀夫

シリコン導波路を用いた量子もつれ発生

日本電信電話（株）　武居 弘樹，原田 健一，都倉 康弘，福田　浩，土澤　泰，渡辺 俊文，山田 浩治，板橋 聖一

光通信技術の基礎 −原点を見直し，将来を考える−　第2回　半導体レーザ：研究開発経緯と今後の展開

日本電信電話（株）　大橋 弘美

　様々な分野で適用されている半導体レーザ。光通信分野でも重要なキーデバイスとなっている。通信用半導体レーザはどのように発展してきたのか。また今後期待される半導体レーザとは何か。その原点を振り返り，将来展望を解説する。・・・(続きは本誌で)

原点に戻って学ぶレーザー原論　第23回　レーザー応用 ―低パワーレーザー―

（独）科学技術振興機構　黒澤　宏

　この連載記事もあと2回で終了である。最後の2回は，レーザーがどのようなところで，どのような使われ方をしているのかについて勉強する。レーザーを利用する際，どのような特徴を活かして使っているかで，分類することができる。レーザー光が指向性にすぐれており一点に集中させることができる点を利用して，CDやDVDなどの情報の読み取りやレーザープリンターに使われている。干渉性にすぐれていることは，ホログラムや距離の超精密測定に利用されている。単色性にすぐれている点は，精密分光に利用されている。エネルギー密度が高く，照射時間も自由にコントロールできる点は，レーザー加工やレーザー医療に応用されている。別の見方をして，レーザー応用については，大きく2つのグループに分けて考える。レーザーを対象物に照射したとき，対象物に大きな変化を与えない場合と大きく変化させる場合である。前者を低パワー応用，後者を高パワー応用と呼ぼう。・・・(続きは本誌で)

発明・特許のこぼれ話　第38回　リニアモーターカー

SMK（株）　鴫原 正義

　JR東海が計画を推進しているリニア中央新幹線は，先ず東京・名古屋間の2027年開通に向けて，紆余曲折のあった南アルプス貫通ルートや実験線の延伸工事などの話題が少しずつ具体的になってきています。今回はこのリニアモーターカーの世界をたどってみました。
　鉄道といえば車輪とレールの組み合わせとなります。その基本となる｢滑り摩擦｣より｢転がり摩擦｣が非常に小さいことを発見した古代人の着眼は凄いものです。紀元前数千年に古代エジプトでは丸太を切り出したコロが使われ，紀元前3千年頃のメソポタミア地域には複数の板を組み合わせた車輪を使った荷車の絵があるそうです。
　後に，馬車や自転車，自動車などに使われるようになりますが，それらが走る道は石あり泥ありの抵抗と摩擦の塊みたいな所です。そこで現れたのが接触面を安定化させるレールでした。16世紀ドイツの炭鉱での輸送用に木製のレールが使われたのが最初のようですが，後に木製から鋳鉄製に置き換わります。・・・(続きは本誌で)

光技術者のための基礎数学　第26回　幾何学（IV）

職業能力開発総合大学校　河合　滋

11.9　二次曲面
　次式のように，三次元空間座標（x, y, z）の二次多項式で表される曲面を二次曲面と呼ぶが，二次曲線と比べて，はるかに複雑である。

この式は，表11.1のように分類されている。ただし，式（11.102）の係数とは対応していない。
　一般的な曲面は，次式で書き表すことができる。

この曲面上の点（a, b, f (a, b)）における接平面を考える。この接平面は，x方向の接線とy方向の接線を含んでいる。式（11.29）より，これらの方程式は，次式で表される。・・・(続きは本誌で)

光技術の研究開発・特許動向II／技術別に見る最新情報　第158回　多結晶シリコン太陽電池（外国企業）

嶋本国際特許事務所　嶋本 久寿弥太

　多結晶シリコン太陽電池は，シリコンを1000℃で溶解して容器に流し込んで作られるキャスト法が中心で，変換効率も約20％で単結晶シリコン（変換効率約25％）についで高く，特に寿命が長いという特徴がある。
　基本的には，1955年に米国のベル研究所で発明された結晶シリコン太陽電池が最初で，太陽電池の主流を占め，特に，多結晶シリコン太陽電池の伸びは，欧州を中心に著しいものがみられた。
　一定の大きさの分布を持っている単結晶粒が集合したもので，それらの結晶粒が一つの定まった結晶方位を持たないものと定義されており，半導体デバイスの設計，構成，プロセスなどの自由度を増大させる重要技術として応用され，配線・電極，浮遊電極，素子分離，拡散源，拡散マスクに広がりを見せ，技術開発も基礎研究から応用・開発研究へと拡大しつつある。また，実用化研究にも展開しつつある。・・・(続きは本誌で)

USA TODAY　第35回　インターネットに葬られた!?

Optomarketing　中島 和宏

　年明け早々，あまり喜ばしくないタイトルで申し訳ないが，米国雑誌ニューズウィーク社のサイトにて，「What the internet killed」という写真記事が掲載された。過去10年の技術的な革新の中で，特に世界中どこにいても繋がる技術，所謂ユビキタスを実現した，携帯電話を含むインターネットの発展が目覚しく，その陰で葬られたという従来の習慣や技術，ビジネスなど14項目が掲載されている。
　インターネットと言えば，WEBやEメールばかりではない。ブログやソーシャル･ネットワーキングなるツールを生み出し，報道メディアやバイラル・プロモーション等によるマーケティング手法を改革してきた。・・・(続きは本誌で)

量子暗号通信ネットワーク，実運用に向けて始動！

編集部

　将来の情報セキュリティ対策の切り札とされる量子暗号は，理論上どんな技術を使っても盗聴が不可能とされ，さらに盗聴されたことを必ず検出することから「究極のセキュリティ技術」と言われている。その研究開発は国内外で活発に取り組まれており，実用化に向けて着実に進展している。
　こうした中，昨年10月に情報通信研究機構（NICT）が，委託研究機関である日本電気（NEC），三菱電機，日本電信電話（NTT）と共に，量子暗号通信試験網「東京QKD（Quantum Key Distribution）ネットワーク」（東京QKD）の運用を開始した。完全秘匿の動画伝送を可能にするもので，発表時にはそのデモンストレーションを公開し，注目を集めた。
　今後試験運用を通じ，ネットワークに組み込んだ装置の改良を進め，国の機密情報が送れる最高セキュリティレベルの量子暗号通信の構築を目指す。果たして，量子暗号はどこまで進展しているだろうか。東京QKDの試験運用の概要をレポートするとともに，開発の現状，実用化の行方に迫ってみた。・・・(続きは本誌で)

急がれる実用化！幕を開けた太陽熱発電の開発競争

編集部

　独立行政法人新エネルギー・産業技術開発機構（NEDO）は昨年12月，チュニジア政府と太陽熱発電の共同プロジェクトの開始に関する共同声明を発表した。これは太陽熱発電を用いた発電施設をチュニジアのエルボルマ地区に建設するもので，チュニジア政府が進める再生可能エネルギー導入計画の一環となるもの※。
　今回NEDOはチュニジア政府に対し，タワー型太陽熱発電施設と運営・保守のノウハウを提供すると共に，プロジェクトのフィージビリスタディ（FS：対象事業の実行可能性，採算性の調査）を，三井造船と大成建設に委託する。
　再生可能エネルギー市場では太陽光発電（PV）が躍進する中，なぜ太陽熱発電が改めて注目されるのか。その理由と太陽熱発電を取り巻く現状についてレポートする。・・・(続きは本誌で)

NEWS FLASH

▼東京大学，3次元フォトニック結晶ナノ共振器からのレーザ発振に成功

▼理研や東京大学など，大強度・フルコヒーレントの極端紫外レーザを実現

▼理研とリガク，Ｘ線を利用した物質構造科学に貢献する共同研究開発拠点を開設へ

▼ウシオ電機製EUV光源を欧州研究機関が採用へ

▼NEC，高速計算でカーボンナノチューブ内の光化学反応を予測

▼富士通研究所，光と熱の両方で電力を作り出すハイブリッド型発電デバイスを開発

▼DNP，ホログラムによるレーザプロジェクタ向け映像ちらつき防止技術を開発

▼東芝，裸眼3Dテレビを市場投入へ

▼東京理科大学，LED疑似太陽光装置を開発

▼LED照明，集合住宅や車両内へ導入が進む

▼三菱電機，中国で炭酸ガスレーザ加工機を生産へ

▼東京大学，Intelと共同でシリコン量子ドットレーザの開発を開始へ

▼第4回ものづくり日本大賞の募集開始

▼Vytran，新たな人事を発表

▼電気通信大学名誉教授・宅間宏氏が逝去

MARKET WATCH

▼野村総研，国内IT主要市場を分析
▼2010年国内LED照明市場，2009年比195.2%の730億円に
▼2015年国内通信機器市場予測，2009年度比4.5%増の3兆3,085億円に
▼発光ダイオード輸出数量，12ヶ月連続のプラス
▼太陽電池モジュール生産実績，19ヶ月連続のプラス
▼民生用電子機器国内出荷金額，対前年同月比167.4%の5,058億円
▼総務省，FTTHの契約数を発表

CALENDAR

EVENTS

▼日本学術会議公開シンポジウム「超大型レーザーによる高エネルギー密度科学の展開」
▼多元技術融合光プロセス研究会第5回研究交流会「光プロセスの現状，問題点と飛躍に向けての展望」
▼月刊OPTRONICS特別セミナー「ファイバーレーザーを理解するための基礎知識から応用まで」
▼日本電気学会　光・量子デバイス研究会「バイオメディカルフォトニクス応用」
▼日本学術振興会光エレクトロニクス第130委員会「光の日」公開シンポジウム 2011
▼第10回先端光量子科学アライアンスセミナー　光周波数コムの基礎と光周波数コムが拓く新時代
▼OPTICS & PHOTONICS International 2011

PRODUCTS INFORMATION

　今月号の特集はシリコンフォトニクス。企画していただいたのはNTTマイクロシステムインテグレーション研究所・新世代ネットワーク研究センターの山田浩治・主任研究員です。総論の中で山田氏が述べられているように，電子回路の処理能力は信号遅延や発熱の問題によって限界に近づいています。一方，光回路では材料が?-?族化合物半導体やLNなど，多岐に渡る点やデバイスサイズが障害となって，集積化やさらなる低消費電力化が難しいという問題を抱えています。
　そこで注目されているのが，シリコンフォトニクスです。スーパーコンピュータに求められる処理能力の格段の向上，通信トラフィック増大に伴うサーバや通信機器の低消費電力化，発熱の抑制などの問題を解決するため，筐体間，ボード間，チップ間，チップ内の光インターコネクションを革新するものとして，シリコンプラットフォーム上に光デバイスを構築するシリコンフォトニクスの研究・開発の進展が期待されています。
　シリコンフォトニクスは，すでに基礎的な材料物性研究の段階から具体的なデバイス研究に移行しており，応用を想定した集積化に向かって，研究・開発が内外で活発に進められています。ただし，山田氏が指摘するように国際学会における発表件数を見ると，その構図はこれまでの先端技術の研究・開発に見られた日・米・欧の均衡ではなく，日本以外のアジア諸国の発表が増えたことで，日本を含めた東アジア，米国，欧州が均衡する，いわば亜・米・欧の構造になっているとのことです。
　さらに，現状におけるシリコン電子デバイス製造の国内空洞化を考えた時，残念ながら日本単独ではシリコンフォトニクスの実用展開は困難になりつつあり，国際分業の検討も必要と指摘されています。ですが，だからこそ科学技術立国を目指す我が国における研究・開発体制は「2位じゃ駄目なんですか」ではなく，1位を目指して強力に推進していくことが望まれます。特集では世界を相手に戦う研究者の方々に，その最新研究をご紹介いただきました。

　フランスの自動車大手ルノーの幹部3人が電気自動車に関する技術情報を社外に漏洩したと，産業スパイ罪や背任罪でパリ地検に告訴されました。米国のFBIに相当するフランス内務省の中央国内情報局が捜査に着手する見通しとのことです。欧米メディアは，漏洩先は中国企業ではないかと伝えています。
　我が国でも2007年，自動車部品大手デンソーの中国人技術者が機密情報を含む大量の設計情報を中国に持ち出したと逮捕された事件がありました。証拠となるパソコンが当人によって破壊されたため確証が得られず，起訴は見送られたと記憶しています。
　毎週土・日に日本企業のDRAM関連技術者が韓国企業でアルバイトをしていたという有名な話もありました。サムソン電子などでは多くの日本人技術者が引き抜かれて働いているそうです。理由は多々あるでしょう。技術者を大事にしない日本企業が悪いという意見もありますし，やってきた仕事を認めてもらえる喜びもあるでしょう。破格の待遇には誰でも心が動きます。でも，そこには何かが足りないような気がします。
　人による技術流出への対応は簡単ではないと思いますが，少なくとも外国並みの法整備は必要です。経済産業省は，機密情報が公になるので被害企業が泣き寝入りする要因となっていた，裁判中の機密情報開示を行なわなくても審理できる特例を設けた不正競争防止法改正案を通常国会に提出する方針を決めたそうです（1月18日付け読売新聞1面）。

編集長　川尻 多加志

光変調技術・最新動向（仮）（敬称略）

▼総論‥‥（独）情報通信研究機構　川西 哲也
▼半導体電気光学光変調器‥‥東北大学　八坂　洋
▼分極反転構造光変調器‥‥大阪大学　村田 博司
▼光変調技術の電波天文応用‥‥自然科学研究機構　国立天文台　木内　等
▼高精度光変調技術の超高速信号合成への応用‥‥（独）情報通信研究機構　菅野 敦史
▼位相変調方式の要となるLN変調器の最新動向‥‥富士通オプティカルコンポーネンツ（株）　杉山 昌樹

(都合により，内容に変更のある場合があります。)