多光子吸収光造形を用いたチップ間光インタコネクション Intra-chip Optical Interconnection Using Multi-photon Polymerization 雨宮智宏 (Tomohiro AMEMIYA, Ph.D.) 東京工業大学未来産業技術研究所助教 (Assi

雨 宮 智 宏 （ Tomohiro AMEMIYA, Ph.D.）

東 京 工 業 大 学 未 来 産 業 技 術 研 究 所 助 教

(Assistant Professor, IIR, Tokyo Institute of Technology) IEEE, OSA, 応 用 物 理 学 会 , 日 本 光 学 会 受 賞：コ ニ カ ミ ノ ル タ 画 像 科 学 奨 励 賞 (2012), 矢 崎 学 術 賞 (2016), 文 部 科 学 大 臣 表 彰 若 手 科 学 者 賞 (2016) な ど 著 書 ： 透 明 マ ン ト を 求 め て , デ ィ ス カ ヴ ァ ー ト ゥ エ ン テ ィ ワ ン (2014) 研 究 専 門 分 野 ： 集 積 フ ォ ト ニ ク ス , 光 通 信 , メ タ マ テ リ ア ル , ト ポ ロ ジ カ ル フ ォ ト ニ ク ス , フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー プ ロ セ シ ン グ あ ら ま し 本 稿 で は 、チ ッ プ 間 光 イ ン タ コ ネ ク シ ョ ン 実 現 に 向 け 、 フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー に よ る 二 光 子 造 形 を 用 い た 3 次 元 光 配 線 法 に 関 す る 研 究 を 紹 介 す る 。ま ず 、 本 技 術 で 用 い る 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 の 形 状 設 計 と 作 製 条 件 の 検 討 を 行 っ た 。 次 に 、 こ の 技 術 を 用 い て 、 実 際 に 光 源 お よ び 光 検 出 器 チ ッ プ 間 の 光 接 続 を 行 う こ と で 、 高 効 率 な チ ッ プ 間 光 伝 送 を 実 現 し た 。 1. は じ め に 光 通 信 は 、80 年 代 の 光 フ ァ イ バ 普 及 に よ る 大 陸 間 長 距 離 伝 送 か ら 始 ま り 、 家 庭 用 の Fiber to the Home （ FTTH）、 コ ン ピ ュ ー タ に お け る ボ ー ド 間 通 信 [1]と 、 短 距 離 に も 適 用 が 拡 大 し て い る 。 光 を 用 い た 超 高 速 伝 送 は 、 電 気 配 線 に お け る 回 路 遅 延 ・ 伝 送 損 失 ・ 電 磁 波 干 渉（ EMI）な ど の 問 題 を 回 避 す る こ と が で き る 上 、波 長 多 重 化 に よ る 大 容 量 伝 送 も 可 能 に な る [2]。そ の た め 今 後 は 、 プ ロ セ ッ サ と メ モ リ 間 、 分 散 プ ロ セ ッ サ 間 の 情 報 転 送 な ど 、 更 な る 短 距 離 の イ ン タ コ ネ ク シ ョ ン 技 術 に 利 用 さ れ る で あ ろ う こ と は 論 を 俟 た な い 。 光 イ ン タ コ ネ ク シ ョ ン に お い て は 、 CMOS プ ロ セ ス と の 互 換 性 を 鑑 み て 、 シ リ コ ン （ Si） を 主 体 に し た 光 回 路 が 採 用 さ れ る 傾 向 に あ る [3]。し か し 、光 源 に は 直 接 遷 移 半 導 体 で あ る III-V 族 半 導 体 （ InP, GaAs な ど ）

が 要 求 さ れ る た め 、材 料 系 の 異 な る Si 光 回 路 に 光 を 導 入 す る こ と は 容 易 で は な い 。 最 も 一 般 的 な の は 、 個 々 の 素 子 を デ ィ ス ク リ ー ト に レ ン ズ お よ び フ ァ イ バ を 介 し て 繋 ぐ 手 法 で あ る が 、近 年 、化 合 物 半 導 体 を Si 光 回 路 に 貼 り 付 け る こ と で 、光 源 を 直 接 Si 光 回 路 内 に 形 成 す る こ と も 試 み ら れ て い る [4]-[7]。 そ の よ う な 中 、本 研 究 で は 、効 率 的 に Si 光 回 路 内 に 光 を 導 入 す る 目 的 か ら 、 フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー の 多 光 子 吸 収 に よ っ て 作 ら れ た 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 （ Photonic wire bonding： PWB） を 用 い て 、 光 源 と Si 光 回 路 を 接 続 す る こ と を 考 え る 。 多 光 子 吸 収 光 造 形 に よ る 紫 外 線 硬 化 樹 脂 の 三 次 元 ナ ノ・マ イ ク ロ 加 工 は 、1990 年 代 後 半 よ り 行 わ れ て い る が [8][9]、こ れ が 実 際 に 、光 デ バ イ ス に 対 す る 実 装 技 術 と な り 得 る こ と が 示 さ れ た の は 、 最 近 の 話 で あ る [10]。本 技 術 を 用 い れ ば 、フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー を 挿 引 す る だ け で 三 次 元 の ポ リ マ ー 細 線 を 任 意 の 場 所 に 形 成 可 能 と な り 、 後 工 程 で 各 種 光 デ バ イ ス を フ レ キ シ ブ ル に 接 続 可 能 と な る 。Si 光 回 路 の へ き か い 面 に 三 次 元 ポ リ マ ー 細 線 や ポ リ マ ー レ ン ズ を 造 形 す る こ と で 、 他 の チ ッ プ や 光 フ ァ イ バ と の 接 続 が 実 証 さ れ て い る [11][12]。 以 降 の 節 で は 、 解 析 ・ 実 験 の 両 方 を と お し て 、 フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー に よ る 多 光 子 吸 収 光 造 形 が 、 光 イ ン タ コ ネ ク シ ョ ン に 対 し て 優 れ た 手 法 で あ る こ と を 示 す 。 2. 三 次 元 ポ リ マ ー 細 線 の 設 計 本 節 で は 、 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 の 形 状 設 計 を 行 う 。 図 1(a)に 細 線 断 面 構 造 を 示 す 。 本 研 究 で は 、 フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー で 加 工 す る 紫 外 線 硬 化 樹 脂 と し て SU-8（ 屈 折 率 1.57@1550 nm）を 選 択 し 、細 線 の 外 側 は 空 気 と 仮 定 し た 。解 析 に は 、有 限 要 素 法（ Finite Element Method： FEM） を 用 い て 、 細 線 径 を パ ラ メ ー タ と し て 計 算 を 行 っ た 。 波 長 1550 nm に お け る 各 モ ー ド 特 性 の 細 線 径 依 存 性 を 計 算 し た 結 果 を 図 1(b)に 示 す 。 細 線 に つ い て は 、 伝 搬 損 失・曲 げ 損 失 を 極 力 下 げ る こ と が 必 須 と な る た め 、 HE11 の シ ン グ ル モ ー ド を 維 持 可 能 な 限 界 ま で 細 線 の 断 面 積 を 広 げ る こ と が 望 ま し い 。 図 1(b)の 結 果 か ら 、 細 線 径 は 1～ 1.5 μm 程 度 が 理 想 で あ る こ と が 見 て 取 れ た 。 次 に 、時 間 領 域 差 分 法（ Finite-difference time-domain method： FDTD method） に よ る 細 線 の 曲 げ 損 失 解 析 を 行 っ た 。 曲 げ 半 径 を パ ラ メ ー タ と し た と き の 伝 搬 損 の 解 析 結 果 を 図 1(c)に 示 す 。赤 色 の プ ロ ッ ト が 細 線 径 1.0 μm、青 色 の プ ロ ッ ト が 細 線 径 1.5 μm、黄 色 の プ ロ ッ ト が 細 線 径 2.0 μm に 対 す る 導 波 路 損 を 表 し て お り 、い ず

れ の 場 合 も 曲 率 半 径 6μm 以 上 で あ れ ば 損 失 0.2 dB 以 下 で 伝 送 可 能 で あ る こ と が 分 か っ た 。 こ れ は 、 光 イ ン タ コ ネ ク シ ョ ン 用 途 の 3 次 元 細 線 と し て は 、 十 分 な 性 能 で あ る と い え る 。 3. 多 光 子 吸 収 光 造 形 に よ る 三 次 元 ポ リ マ ー 細 線 の 作 製 前 述 し た よ う に 、 ポ リ マ ー 細 線 の 単 一 モ ー ド 伝 送 、 か つ 理 想 的 な 結 合 効 率 を 実 現 す る た め に 、 適 切 な ポ リ マ ー 細 線 の 形 状 を 得 る 必 要 が あ る 。 そ の た め 本 研 究 で は 、ま ず 、多 光 子 吸 収 プ ロ セ ス に お い て 、Ti:Sapphire レ ー ザ ー 出 力 を パ ラ メ ー タ と し て 、 ポ リ マ ー 細 線 の 形 状 の 検 討 を 行 っ た 。 プ ロ セ ス 手 順 は 図 2 に 示 す と お り で あ る 。 ま ず 、 Si 基 板 上 に ス ピ ン コ ー ト に よ っ て ベ ン ゾ シ ク ロ ブ テ ン （ Benzocyclobutene：BCB）を 塗 布 し た 後 、各 チ ッ プ を 貼 り 付 け 、ベ ー キ ン グ し て BCB を 固 化 さ せ た 。そ の 後 、 約 200 μm の SU-8 を 基 板 全 体 に 塗 布 し 、こ の 基 板 に 対 し て Ti:Sapphire レ ー ザ ー （ 波 長 800 nm、 パ ル ス 幅 80 fs、 繰 り 返 し 周 波 数 82 MHz） を 対 物 レ ン ズ （ 開 口 数 : 0.95）で 集 光 照 射 し 、速 度 10 μm/s で 挿 引 を 行 っ た 。最 後 に 、SU-8 developer に よ り 現 像 を 行 い 、露 光 領 域 以 外 を 除 去 し た 。 図 3 に 、 10 μm/s の 挿 引 速 度 下 に お い て 作 製 さ れ た ポ リ マ ー 細 線 径 の レ ー ザ ー 出 力 依 存 性 を 示 す 。 レ ー ザ ー 出 力 が 56, 70, 88 mW の 3 種 類 の 場 合 に つ い て 実 験 を 行 っ た 結 果 、 多 光 子 吸 収 に 基 づ く 明 瞭 な 露 光 が 確 認 で き 、ポ リ マ ー 細 線 径 が 各 々 1.7, 2.1, 2.5 μm と な っ た 。 理論的には、ポリマー細 線径 D は、平均レーザー出力 P および挿引速度ν を用いて、以下の式で与えられる[13]。 2 0 2 2 0

4

ln

th

P

D

C

w

p w n

=

(1) こ こ で 、 Ct hは SU-8 の 2 光 子 吸 収 閾 値 を 表 し た 定 数 で あ り 、5.75×10- 3 _mW2_s/μm5_{と し た 。ま た 、ビ ー ム ウ ェ ス} ト ω0は 以 下 の 式 で 与 え ら れ る 。 0

N A

l

w

p

=

(NA は レ ン ズ の NA 値 ) (2) ビ ー ム ウ ェ ス ト を 各 々 0.5, 0.7 μm と 仮 定 し た と き に 、 図 １ (a) 本 研 究 で 用 い る ポ リ マ ー 細 線 の モ デ ル (b) 各 モ ー ド 特 性 の 細 線 径 依 存 性 (c) 90°曲 げ に 対 す る 導 波 路 の 伝 搬 損 失 の 解 析 結 果 ： 細 線 径 を パ ラ メ ー タ と し た 0.5 1.0 1.5 2.0 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 HE11 TE01 TM01 HE21 EH11 HE31 neq

Diameter of photonic wire bonding (μm)

0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 B en di ng loss ( dB /90 ° ) D = 2.0 μm D = 1.5 μm D = 1.0 μm Vertical bend Bending radius (μm) (b) (a) (b) (c) 図 ２ フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー を 用 い た 光 イ ン タ コ ネ ク シ ョ ン 用 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 の 作 製 方 法

(1)(2)式 か ら 計 算 し た 理 論 線 を 併 せ て 図 3 に プ ロ ッ ト す る 。実 験 結 果 は 、2 本 の 理 論 線 の 間 に 収 ま っ て お り 、 実 験 で 用 い た フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー の ビ ー ム ウ ェ ス ト が 0.6 μm 前 後 で あ る こ と と 一 致 を み た 。 4. 三 次 元 ポ リ マ ー 細 線 を 用 い た チ ッ プ 間 光 イ ン タ コ ネ ク シ ョ ン に お け る 結 合 効 率 の 解 析 光 イ ン タ コ ネ ク シ ョ ン に お い て は 、 使 用 す る 光 源 （ も し く は 受 光 器 ） と 、 前 述 し た 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 の 位 置 ず れ に 伴 う 結 合 損 失 の 許 容 範 囲 （ フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー プ ロ セ ス 時 の 作 製 ト レ ラ ン ス ） を あ ら か じ め 知 っ て お く こ と が 重 要 に な る 。 そ こ で 本 節 で は 、 結 合 効 率 の 解 析 を 行 う 。 計 算 モ デ ル を 図 4(a)に 示 す 。 ま ず 、 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 の 材 料 は 、前 節 と 同 じ く SU-8 と し た 。ポ リ マ ー 細 線 径 に つ い て は 、2，3 節 で も 言 及 し た よ う に 、フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー で 作 製 で き る 範 囲 で 、 単 一 モ ー ド を 励 振 す る 目 的 か ら 1.5 μm に 固 定 し た 。ま た 、光 源 お よ び 受 光 器 に つ い て は 、 当 グ ル ー プ で 開 発 さ れ た 光 イ ン タ コ ネ ク シ ョ ン 用 途 の 横 方 向 電 流 注 入 型 LD[14]-[21] お よ び PD[22] [23]を 採 用 し た 。解 析 に あ た っ て 、各 素 子 の 構 造 は 、 既 出 の 論 文 と 同 一 と し た 。 図 4(b), (c)に 、FDTD に よ り 計 算 さ れ た 結 合 効 率 特 性 を 示 す 。 本 結 果 に つ い て は 、 半 導 体 薄 膜 光 源 の 活 性 層 中 心 と ポ リ マ ー 細 線 の 中 央 を ゼ ロ 点 と し て 、 そ れ ぞ れ そ こ か ら x 軸 , y 軸 に 平 行 に ず れ た と き の 結 合 損 失 を 表 し て い る 。 x 軸に比べて y 軸の位置特性が非対称になっ ているが、これは、上部の空気クラッドに対して下地基 板の屈折率の高いため、光 源の縦方向のモードが非対称 になっていることに起因する。ゼロ点において 、HE11モ ードに対する結合効率は約 50%となることが求められた （このと き、高次モード TE01, HE21への結合効率は 10% 以下）。ま た 、両 軸 と も に 、 ゼ ロ 点 か ら ±100 nm 程 度 の ず れ な ら 、 結 合 効 率 の 変 化 は 10%以 内 に 抑 え ら れ た 。 本 研 究 で 用 い て い る フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー に よ る 加 工 装 置 の 位 置 ず れ 誤 差（ ±100 nm）を 考 慮 す る と 、こ の 値 は 素 子 を 作 製 す る 上 で 十 分 な も の で あ る と 考 え ら れ る 。 5. 多 光 子 吸 収 光 造 形 を 用 い た チ ッ プ 間 光 イ ン タ コ ネ ク シ ョ ン 本 節 で は 、実 際 に 横 方 向 電 流 注 入 型 LD お よ び PD チ ッ プ 間 の 光 接 続 を 行 う こ と で 、 チ ッ プ 間 光 伝 送 の 検 証 を 行 う [24][25]。 図 ３ (a) 10 μm/s の 挿 引 速 度 下 に お い て 作 製 さ れ た ポ リ マ ー 細 線 径 の レ ー ザ ー 出 力 依 存 性 （ 点 線 は 、 各 々 フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー の ビ ー ム ウ ェ ス ト が 0.5 μm, 0.7 μm と 仮 定 し た と き の 理 想 線 で あ る ） (b)～ (d) そ れ ぞ れ の 条 件 に お け る 3 次 元 細 線 の SEM 画 像 0 20 40 60 80 100 1 2 3 PWB width D (μ m )

Average laser Power P (mW)

μm

0 0.7 w = 0 0.5 w =

μm

V = 10 μm/s

(a) 図 ４ (a) 多 光 子 吸 収 光 造 形 に よ り 形 成 し た 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 で 直 接 接 続 さ れ た 光 源 お よ び 受 光 器 チ ッ プ (b) ポ リ マ ー 細 線 の 横 方 向 位 置 ず れ に 伴 う 結 合 効 率 の 解 析 結 果 (c) ポ リ マ ー 細 線 の 縦 方 向 位 置 ず れ に 伴 う 結 合 効 率 の 解 析 結 果 (a) (b) (c)

図 5(a)に 、Si 基 板 上 に ハ イ ブ リ ッ ド 実 装（ BCB 接 合 ） し た 光 源 -受 光 器 間 を 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 で 接 続 し た チ ッ プ の 光 学 顕 微 鏡 画 像 を 記 載 す る 。 素 子 の 作 製 プ ロ セ ス は 3 節 で 述 べ た も の と 同 一 で あ る た め 、 こ こ で は 割 愛 す る 。LD チ ッ プ と PD チ ッ プ の 導 波 路 中 心 を 横 方 向 に 40 μm 程 度 ず ら し て Si 基 板 上 に 実 装 し 、そ れ ら の チ ッ プ 間 を 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 に よ っ て 接 続 し た （ こ の と き 、チ ッ プ -PWB 間 の 接 合 角 度 は 、お よ そ 10 度 と な っ て い る ）。 こ こ で 、 ポ リ マ ー 細 線 径 は 1.5 μm と な る よ う に 多 光 子 吸 収 光 造 形 の 条 件 を 設 定 し た 。 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 を 各 素 子 端 面 に 固 定 す る た め 、 20 µm 程 度 ス ト ラ イ プ 上 に も フ ェ ム ト 秒 レ ー ザ ー を 掃 引 し て い る が 、 SU-8 の 屈 折 率 は 活 性 層 に 比 べ て 低 い こ と か ら 、 各 素 子 へ の 大 き な 影 響 が な い こ と は 計 算 に よ り 確 認 さ れ て い る 。 図 5(b)に は 、 LD に 電 流 注 入 を 行 い 、 PD 側 で 観 測 さ れ た 光 電 流 値 を 示 す（ 比 較 の た め に 、LD 単 体 で 駆 動 さ せ た 入 出 力 特 性 Il-P1も 併 せ て 示 す ）。 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 で 接 続 さ れ て い な い 素 子 間 に お い て は 、PD 側 の 電 流 値 は 測 定 限 界（ 0.2 μA）以 下 だ っ た こ と か ら 、LD か ら の 出 射 光 が 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 を 通 じ て PD 側 へ 適 切 に 伝 送 さ れ て い る こ と が 確 認 さ れ た 。 本 測 定 系 に お い て 、 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 に よ る 結 合 効 率 は 以 下 の 式 で 与 え ら れ る 。 3 2 1

10 log

10 log

2

pd pd

I

P

P

P

h

»

(3) こ こ で 、P1, P2, P3お よ び Ip dに つ い て 、図 5(c)を 参 照 の こ と 。 図 5(d)の 実 験 結 果 か ら ηpdを 算 出 し 、 (3)式 に 代 入 し た 結 果 、 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 に よ る 結 合 効 率 は 、 お よ そ 10dB と 見 積 も ら れ た 。 6. ま と め 筆 者 ら は 、 将 来 的 な 光 イ ン タ コ ネ ク シ ョ ン の 実 現 の た め に 、 多 光 子 吸 収 光 造 形 を 用 い た 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 を 用 い る こ と を 検 討 し て い る 。 そ の 一 環 と し て 、 本 研 究 で は 、Si 基 板 上 に ハ イ ブ リ ッ ド 実 装 し た 横 方 向 注 入 型 LD お よ び PD 間 を 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 に よ り 接 続 し 、そ の 伝 送 特 性 を 観 測 し た 。結 果 、150 μm 間 隔 の チ ッ プ 間 光 伝 送 を 実 現 し た 。 謝 辞 本 研 究 は 、 SCAT 研究助成、JST CREST JPMJCR15N6， JPMJCR18T4、お よび JSPS 科研費（#15H05763, #16H06082） の 援 助 に よ り 行 わ れ た 。 図 ５ (a) 光 源 -受 光 器 間 を 三 次 元 ポ リ マ ー 細 線 で 接 続 し た チ ッ プ の 光 学 顕 微 鏡 画 像 (b) 3 次 元 ポ リ マ ー 細 線 で 接 続 時 ・ 非 接 続 時 に お け る 、 光 源 に 注 入 し た 電 流 量 Ilと 受 光 器 で 観 測 さ れ た 電 流 量 Ip dの 関 係 （ 光 源 の Il-P1特 性 も 併 せ て 記 載 ） (c) 光 イ ン タ コ ネ ク シ ョ ン 時 に お け る 各 光 出 力 の 概 要 (d) 受 光 器 で 観 測 さ れ た 電 流 量 Ip dと P4の 関 係 0 10 20 30 40 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Injection current l (mA)

P hotoc urren tp d ( mA ) L ight out p u t 1 (m W) I I P P1 Ipd w/ PWB Ipd w/o PWB (a) (b) (c) (d)

引 用 文 献

[1] D. Kucharski et al., “10 Gb/s 15 mW optical receiver with integrated germanium photodetector and hybrid inductor peaking in 0.13 μm SOI CMOS technology,” ISSCC Tech. Dig. Papers, No. 20.1, pp. 360-361, Feb. 2010.

[2] D. A. B. Miller, “Device Requirements for Optical Interconnects to Silicon Chips,” Proc. IEEE 97, 1166, (2009).

[3] M.J.R. Heck et al., “Hybrid Silicon Photonic Integrated Circuit Technology,” IEEE J. Sel. Top. Quantu m Electron. 19, 6100117 (2013).

[4] D. Liang et al., “Hybrid Silicon Evanescent Approach to Optical Interconnects,” Appl. Phys. A 95, 1045 (2009).

[5] D. Van Thourhout et al., “Nanophotonic Devices for Optical Interconnect,” IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 16, 1363 (2010).

[6] G. Roelkens et al. “III-V/silicon photonics for on-chip and intra-chip optical interconnects,” Laser & Photonics Reviews 4, 751 (2010).

[7] J. M. Fedeli et al., “Towards Optical Networks on Chip with 200 mm Hybrid Technology,” OFC, OMM3 (2011).

[8] E.-S. Wu et al., "Two-photon lithograph y for microelectronic application," Optical/Laser Microlithography V, 776 (1992).

[9] G. Witzgall et al., "Single-shot two-photon exposure of commercial photoresist for the production of three-dimensional structures," Optics Lett. 23, 1745 (1998). [10] N. Lindenmann et al., "Photonic wire bonding: a novel concept for chip-scale interconnects," Opt. Express 20, 17667 (2012).

[11] N. Lindenmann et al., "Connecting silicon photonic circuits to multicore fibers by photonic wire bonding," J. Lightwave Technol. 33, 755 (2015). [12] T. Hoos et al., "Multi-Chip Integration by Photonic

Wire Bonding: Connecting Surface and Edge Emitting Lasers to Silicon Chips," Optical Fiber Co mmunication Conference (OFC’16), M2I.7 (2016). [13] Y. Liu et al., “Large-format fabrication by two-photon polymerization of SU-8,” Appl. Phys. A 100, 181 (2010).

[14] S. Arai et al., “GaInAsP/InP membrane lasers for optical interconnects,” IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 1381 (2011).

[15] T. Hiratani et al., “Room-temperature Continuous-Wave Operation of Membrane Distributed-reflector Laser,” Appl. Phys. Express 8, 112701 (2015). [16] D. Inoue et al., “High-modulation efficiency

operation of GaIn AsP/InP membrane distributed feedback laser on Si substrate,” Optics Express 23, 29024 (2015).

[17] D. Inoue et al., “Lo w-bias Current 10 Gbit/s Direct Modulation of GaInAsP/InP Membrane DFB Laser on Silicon,” Optics Express 24, 18571 (2016).

[18] T. Tomiyasu et al., “High differential quantum efficiency operation of GaIn AsP/InP membrane distributed-reflector laser on Si,” Appl. Phys. Express 10, 062702 (2017).

[19] T. Hiratani et al., “High Efficiency Operation of Membrane Distributed-Reflector Lasers on Silicon Substrate,” IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 23, 3700108 (2017).

[20] T. Hiratani et al., “High Efficiency Operation of GaIn AsP/InP Membrane Distributed-Reflector Laser on Si,” IEEE Photon. Technol. Lett. 29, 1832 (2017).

[21] S. Arai and T. Amemiya, “Chapter Four -Semiconductor Membrane Lasers and Photodiode on Si,” Semiconduct. Semimet. 99, 71 (2018).

[22] Z. Gu et al., “On-chip Membrane-based GaInAs/InP Waveguide-type p-i-n Photodiode Fabricated on Silicon Substrate,” Appl. Opt. 56, 7841 (2017). [23] Z. Gu et al., “20-Gbps operation of membrane-based

GaInAs/InP waveguide-type p-i-n photodiode bonded on Si substrate,” Appl. Phys. Express 11, 022102 (2018).

[24] Z. Gu et al., “Investigation of Optical Interconnection by Using Photonic Wire Bonding,” J. Laser Micro. Nanoen. 10, 148 (2015).

[25] Z. Gu et al., “Optical Transmission Between III-V Chips on Si Using Photonic Wire Bonding,” Optics Express 23, 22394 (2015).

こ の 研 究 は 、 平 成 ２ ６ 年 度 Ｓ Ｃ Ａ Ｔ 研 究 助 成 の 対 象 と し て 採 用 さ れ 、 平 成 ２ ７ ～ ２ ９ 年 度 に 実 施 さ れ た も の で す 。