| Project/Area Number |
20J11564
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 国内 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
澤田 祐甫 北海道大学, 情報科学院, 特別研究員(DC2)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
|
| Budget Amount *help |
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
|
|---|
| Keywords | シリコンフォトニクス / モード分割多重 / 光モードスイッチ / 波面製合法 / モード分割多重技術 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
伝送容量拡大のための技術の１つであるモード分割多重システムのネットワーク利用効率を高めるために，光モードスイッチが研究されている．報告されている光モードスイッチでは，すべてのモードがスイッチ動作のために一度基本モードに変換される．この処理が，スイッチ動作に必要な電極の数や設置面積の増大を招いている．モードの特性を活かして，高次モードのままスイッチ動作を行い，超小型光モードスイッチを実現する研究である．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
大容量・低消費電力・低遅延な光伝送技術が求められている。チャネル数の拡大と同時に、ネットワーク利用効率を高めることが不可欠であり、光スイッチング技術が重要である。1つの光源でチャネル数を増やすことができるモード分割多重(MDM)技術は、集積性や消費電力の観点から超短距離通信と相性がよく、MDM伝送に対応する光モードスイッチが必要になる。近年、切り替え可能なモード制御デバイスが報告されているが、これまでの報告例は、スイッチング動作(スイッチのOFF/ONの制御)を従来の光スイッチと同様に基本モードに対して行っている。本研究では、高次モードに対してもスイッチング動作を行うことで必要な素子数の削減や配線の簡易化を目指し、切り替え可能なモード制御デバイスの検討を進めてきた。デバイスの設計には、寸法を最適化する通常設計に加え、波面整合(WFM)法という自動設計手法を用いた。
初めに、WFM法によって広帯域設計したモード合分波器の実験的実証を行った。通常設計では得られない広帯域な特性を実現した。国際会議にて1件の口頭発表を行い、国際学術論文誌に1件公表した。次に、切り替え可能なモード制御デバイスとして、2箇所のスイッチセルの制御で基本モードの入力から4モードへ選択的に出力する任意4モード変換器を提案した。高次モードを利用して最小限のスイッチセル数で構成した。設計波長付近で低損失・低クロストークな動作(消光比20 dB以上)を理論的に示した。国際会議にて1件のポスター発表を行った。最後に、WFM法の効果的な適用方法を検討した。WFM法は、元々低屈折率差導波路の設計に用いられていたが、本研究では高屈折率差であるSi導波路を対象としてきた。大きな屈折率差のためWFM法設計が安定しないことがあったため、Si導波路の安定的なWFM法設計を可能とする手法を提案し、国際学術論文誌に1件公表した。
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
