平面光導波路に多並列集積化した光非相反デバイスの研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750280
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐藤 尚 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (30261572)
• Keywords: 平面光導波路 / 光非相反デバイス / 光アイソレータ / 光サーキュレータ / 偏光分離素子

Research Abstract

現在、次世代の光通信に向けて、光ファイバ網の加入者系への拡張と波長多重(WDM)による大容量化が急速に展開されている。そのためには種々の機能性デバイスの開発が必要となっているが、中でも非相反性を利用したアイソレータやサーキュレータは重要なデバイスである。例えば、アイソレータは光増幅器の特性を引き出し安定化させるために必要不可欠であり、サーキュレータはWDM通信において波長選択フィルタと組み合わせることで、任意の波長を抽出することが可能である。
本研究では、他のデバイスと融合させ新たなシステムを構築する上で非常に有効である石英系の平面導波回路にそれらのデバイスを多並列・高密度に集積化することを目指す。
(1)平面導波路集積型アイソレータの最適設計および作製
ビーム伝搬(BPM)法を用いた数値計算により、導波路の構造および構成素子の最適設計を行なった。その結果、素子の厚さ、導波路間隔などを最適化することで、全損失が個々の損失の単純な和よりも小さくなる新しい効果が発見された。最適化した構造の光アイソレータを作製し、挿入損失3dB、逆方向損失20dBを得た。
(2)サーキュレータ用偏光分離素子の開発
もう一つの非相反性デバイスである光サーキュレータについて設計・作製の基礎実験を開始した。サーキュレータで重要な偏光分離素子をフォトニック結晶を用いた新しい構成で実現した。光学評価では損失0.2dB、消光比50dBが得られた。この素子を用いた光サーキュレータをバルク型で実現し、基本的な動作を確認した。

Research Products

• [Publications] Y.Ohtera, et al.: "Photonic crystal polarization splitters"Electronics Letters. 35・15. 1271-1272 (1999)
• [Publications] T.Sato, et al.: "Lens-free in-line optical isolators"Optics Letters. 24,19. 1337-1339 (1999)
• [Publications] 佐藤 尚: "可視域透明材料からなるフォトニック結晶の作製"電子情報通信学会 論文誌 C-1. J82-C-I,9. 572-573 (1999)
• [Publications] 川嶋 貴之 他: "2次元フォトニック結晶偏光分離素子の作製とその高性能化"電子情報通信学会 光エレクトロニクス研究会. OPE99-109. 25-30 (1999)