2017 Fiscal Year Annual Research Report
silica-based planar waveguide spatial heterodyne spectrometer incorporating a phase shift scheme
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15K04689
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
高田 和正 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (20359590)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光ハイブリッドカプラ / 石英系導波路 / 空間ヘテロダイン / 分光器 / マッハ・ツェンダー干渉計 / フーリエ変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
120°光ハイブリッド3×3マルチモード干渉型（ＭＭＩ）カプラーを出力側のカプラーとして組み込んだフーリエ変換光集積型空間ヘテロダイン（ＦＩＳＨ）回路を用いて以下に示す実験を行った。ここで、ＦＩＳＨ分光器のフリースペクトルレンジは６４０ＧＨｚであった。
（１）ＦＩＳＨ光回路に搭載された３２台のマッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）の短いアーム側の光導波路に炭酸ガスレーザパルスを照射してその位相を２π以上変化させるレーザ照射系を構築した。照射に伴う光出力変化から各ＭＺＩにおける位相誤差と各アームへのパワー分配比を導出する信号処理法を開発した。ここで、位相誤差の測定精度は0.1radであった。
（２）光ファイバ増幅器からの出力を光バンドパスフィルターに通過させて幅１nmのフラットトップ型スペクトルを有する狭帯域光を発生させ、そのスペクトルの再生実験を行った。すなわち、当該狭帯域光をＭＺＩに入射させ、出射側に設置された3×3ＭＭＩカプラーの３ポートから出射する光のパワーを測定した。すでに測定してある位相誤差値とパワー分配比、そして３ポートからの光出力パワー値を用いて、線形連立方程式から複素フリンジの実部と虚部を導出する信号処理法を開発した。この一連の測定と信号処理を全てのＭＺＩに対して実行して得られた複素フリンジのデータ列から複素フーリエ変換によってスペクトル波形を導出した。
その結果、再生したスペクトル波形は、市販の光スペクトラムアナライザで測定した実測値とよく一致しており、ピーク部分の変位は４％、バックグランドの残留成分（ＲＭＳ値）は５％であった。また、ＤＦＢレーザから得られる線スペクトルに対して同様なスペクトル再生実験を行った結果、再生スペクトルの幅は１４ＧＨｚとなり、設計通りの光スペクトル分解能を本試作品で実現できることを証明した。
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