波長多重用フォトニックデバイス

• Project/Area Number: 13026224
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 宇高 勝之 早稲田大学, 理工学部, 教授 (20277817)
• Project Period (FY): 2001 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥46,000,000 (Direct Cost: ¥46,000,000); Fiscal Year 2003: ¥11,400,000 (Direct Cost: ¥11,400,000); Fiscal Year 2002: ¥15,000,000 (Direct Cost: ¥15,000,000); Fiscal Year 2001: ¥19,600,000 (Direct Cost: ¥19,600,000)
• Keywords: 半導体光デバイス / 超高密度波長多重 / 光クロスコネクト / 高速光スイッチ / 波長変換素子 / 多モード干渉導波路 / 半導体光増幅器 / 光スイッチ

Research Abstract

波長多重フォトニックデバイスとして、引き続き高速半導体光スイッチ及び高効率波長変換素子の高性能化に関して検討を行った。高速半導体光スイッチとして、部分屈折率変調多モード干渉導波路型光スイッチ(MIPS-P)の気相エッチングによる作製プロセスの精密制御化を試み、無変調時にも-19dBの低いクロストークが得られるようになった。また高効率屈折率変化のために不可欠な電流閉じ込め向上の観点から、横方向にはプロトン打ち込み構造について作製条件の最適化を図ると共に、薄クラッド層の採用によりInGaAsP/InPにおいてスイッチングを達成した。層厚方向についてはヘテロ障壁の大きなAIGaInAs/AIInAsを採用し、まずリッジ深さの制御を通して多モード干渉導波路の構造設計化を図ると共に、実際に無変調/変調いずれの場合も-10dB以下のクロストークでスイッチングを達成することができ、AIGaInAsの有効性を示した。他方、波長変換素子として、多モード干渉結合器(MMIC)と半導体光増幅器(SOA)を集積したマイケルソン干渉計型素子(MIWC-MMIC)について検討を進め、SOAと導波路の集積構造の結晶成長における作製条件を把握した。また、MMICの分岐比や端面反射率などの構造パラメータの特性に与える影響を解析により検討し、それらの許容度を明らかにした。また伝搬マトリクス法によるSOAの解析プログラムを構築し、制御光やアシスト光の入射方向や波長依存性などの構造・動作パラメータに関する指針を明らかにし、SOA単体で約25psの高速化が達成可能であることや、マイケルソン型がマッハツェンダー型干渉計より10Gb/sにおいて良好なアイパターンが得られ、高速動作が可能であることなどを明らかにした。

Research Products

• [Publications] K.Utaka, et al.: "Michelson-interferometer-type wavelength converter integrated with multi mode interference coupler : fundamental characteristics"Japaneses Journal of Applied Physics. (to be published)(未定). (2004)
• [Publications] K.Utaka, et al.: "Low input-signal-power wavelength converter based on Bragg grating array"Photonics in Switching (PS2003). We.PA4 (2003)
• [Publications] K.Utaka, et al.: "A compact narrow-band tunable optical transversal filter"8th OptoElectronics Communications Conference (OECC2003). 16A4-2 (2003)
• [Publications] K.Utaka, et al.: "Simulation of fast-recovery cross-modulation characteristics in semiconductor optical amplifier with assist light"8th OptoElectronics Communications Conference (OECC2003). 16F4-3 (2003)
• [Publications] K.Utaka, et al.: "Horn-shaped multimode interference-based Nx1 combiners"5th Pacific Rim conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/PR2003). THP-(8)-6 (2003)
• [Publications] K.Utaka, et al.: "Multi-mode interference photonic switches (MIPS)"IEEE J. Lightwave Technology. Vol.20,No.4. 675-681 (2002)
• [Publications] K.Utaka, et al.: "Michelson interferometer-type wavelength conveter Integrated with multi-mode intgerference coupler (MIWC-MMIC)"IEEE J. Selected Topics on Quantum Electronics. (submitted未定). (2003)
• [Publications] K.Utaka, et al.: "Fabrication of Michelson interferometer-type wavelength conveter integrated with multi-mode intgerference coupler (MIWC-MMIC)"18th IEEE International Semiconductor Laser Conference (ISLCユ02), Garmisch. WA6 (2002)
• [Publications] K.Utaka, et al.: "Analysis on 4x4 non-blocking optical switch using seven-staged 2x2 multi-mode interference photonic switches"International Conference on Optical Internet and Topical Meeting on Photonics in Switching. TuA5 (2002)
• [Publications] 宇高 勝之 他: "7段2x2部分屈折率変調多モード干渉型光スイッチによる4x4ノンブロック 光スイッチ動作の解析"第63回応用物理学会学術講演会(秋季). 24-B-3 (2002)
• [Publications] 宇高 勝之 他: "多モード干渉導波路を利用したマイケルソン干渉型波長変換素子の試作(2)"第49回応用物理関係連合講演会(春季). 29a-ZS-10 (2002)
• [Publications] 宇高 勝之 他(分担執筆): "光情報ネットワーク"オーム社. 236(23) (2002)
• [Publications] K.Utaka et al.: "Multi-mode interference photonic switches(MIPS)"IEEEJ. Lightwave Technology. (in press). (2002)
• [Publications] K.Utaka et al.: "Analysis and fabrication of current-defined multi mode interference photonic switches with partial index-modulation regions(MIPS-P)"6th Optoelectronics and Communications Conference / Integarated Optics and Optical Communication Conference(OECC/IOOC2001). PO.2.03 (2001)
• [Publications] K.Utaka et al.: "Fundamental evaluation of semiconductor waveguide-type in-line wavelength selective filters with Fabry-Perot etalon resonator"13th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials(IPRM'01). WP-11 (2001)
• [Publications] K.Utaka et al.: "Fabrication and fundamental evaluation of semiconductor waveguide-type in-line wavelength selective filters with Fabry-Perot etalon resonator"SubOptic 2001 International Convention. 4.3.8 (2001)
• [Publications] 宇高 勝之 他: "4×4部分屈折率変調多モード干渉型光スイッチ(MIPS-P)の特性解析"第62回応用物理学会学術講演会(秋季). 14a-Y-3 (2001)
• [Publications] 宇高 勝之 他: "多モード干渉導波路を利用したマイケルソン干渉型波長変換素子の試作"第62回応用物理学会学術講演会(秋季). 13p-Y-16 (2001)