超高速集積化光回路に関する基礎研究

• Project/Area Number: 04228208
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 中島 將光 京都大学, 工学部, 助教授 (60025939)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 信行 京都大学, 工学部, 助手 (70206829)
• Project Period (FY): 1992
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1992)
• Budget Amount: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 1992: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 起高速光変調 / 光変調器 / 光導波 / 起高速光復調

Research Abstract

光波の潜在手な超高速性と超広帯域性とを活用するための光変調と光復調の高速化において、光波系以外の信号伝送および処理に電気信号を用いる限り、その高速性に限界がある。従来の光変調器および光復調器を組み合わせて、それ以上の高い周波数で高速光変調および復調する基礎研究として、本年度得た結果は次の通りである。
1.低損失分岐光導波路 等価屈折率法と改良したビーム伝搬法(PBM)とを用い、2段分岐干渉型光変調器を解析・設計した。ここに、設計した光変調器は、分岐部の内側の屈折率を下げる従来の方法とは逆に分岐部の下側を広げることによって低損失化したものである。
2.超高速光変調 (理論)線形変調特性をもつ光変調器であっても、それを適当な位相条件のもとに縦続接続すれば、原理的には任意次数の高調波で変調できる。(実験)上の理論および解析結果に基づいて、マスク・パターンを作り、一つの基板上に2個の分岐干渉型光変調器を直列集積化した。この光変調器の特徴を利用すると、直流バイアスを逆転するのみで、上述の位相条件を満し、電子回路構成が簡単化される。実験設備の都合で、効率のよい変調は得られなかったが、2逓倍変設などの基本原理を確かめることが出来た。
3.超高速光復調 (理論)半導体中の電荷連続などの基本方程式から出発し、光検出器の直接検波および周波数変換検波の理論解析を行い、直接検波では全く出力が得られない周波数においても、局部信号を加えることによって差周波数成分として検出可能であることを証明した。(実験)光検出器としてAPDを用い、そのAPDの実用帯域を超えた変調周波数の光信号を、直接検波よりかなり高い感度で検出されることを観測した。