| Project/Area Number |
22KJ0053
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| Project/Area Number (Other) |
22J10511 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
中村 航大 北海道大学, 情報科学院, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | シリコンフォトニクス / 光イーサネット / テラビットイーサネット / モード分割多重 / 次世代光通信 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，データセンター等の短距離通信で利用される，光イーサネットの通信容量拡大を目指しています．これまでの光イーサネット規格では400Gbpsの通信容量でしたが，情報社会の発展に伴い，更に大容量な光通信規格の実現が求められています．従来，主に波長分割多重と呼ばれる，複数の波長にそれぞれ信号を乗せる技術を用いて通信容量を拡大していました．しかし，様々な理由から，波長分割多重のみでの通信容量拡大は限界に達しつつあります．そこで，新たな多重軸として，モード（導波路中を伝搬する光における音階のようなもの）の利用を提案し，その実現に必要な光学素子の設計を行っています．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、今後必要不可欠であるテラビットイーサネット実現に向け、従来の波長分割多重に加え、モード分割多重を利用する新たな通信システムの提案と、その実現に必要となる、広帯域モード合波器の提案・設計・実験的検証を行った。本年度は、これまでに提案したWavelength Insensitive Coupler (WINC) 型モード合波器を利用したO-bandモード合波器の実験的検証に加え、新たなモード合波器構造として非対称方向性結合器を3つ利用したThree-stage Cascaded WINC (3CWINC) 型モード合波器の提案とその理論的検証を完了した。試作したO-bandモード合波器の測定実験結果はJOSABにおいて発表し、3CWINC型モード合波器の理論的検証はELEXにおいて発表している。JOSABの発表において大量生産性に優れるフォトリソグラフィによって作成されたモード合波器の実験的性能実証を初めて行った。特に試作したTE0-TE2モード合波器は先行研究と比較し、最も小さな挿入損失を実現している。また、ELEXにおいて発表した3CWINC型モード合波器は、従来構造の理論限界を突破可能な優れた構造であり、従来構造では実現不可能な特性を実現可能であることを理論的に実証した。
これらから、本研究の最低達成目標であった四波長・三モードを多重可能な波長、モード制御デバイスの理論的、実験的検証を完了することが出来たと考えている。一方、発展的な課題として想定していた、モザイク状素子を利用した超小型モード制御デバイスの実現はできていない。モザイク状素子の効率設計のための新たな設計手法の開発自体は前年度に行っているものの，それを利用した、超小型モード制御デバイスの実現はできていなため、全体の実施状況としては最低限の達成目標の達成にとどまっている。
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