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2022 Fiscal Year Annual Research Report

ハイブリッド電気光学導波路による広帯域光変調器の作製

Research Project

Project/Area Number 19H00770
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

横山 士吉  九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (00359100)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords光変調器 / ポリマー変調器 / シリコンハイブリッド / 高速光伝送 / 多値変調
Outline of Annual Research Achievements

「広帯域ハイブリッド変調器の作製」では、これまでにハイブリッド型変調器に進行波型電極を適応することで高周波応答性を高めてきた。特に高周波伝搬損失の低い電極の形成は、周波数応答性の拡大には重要であった。これまでにシンボルレートが100Gbaudの信号生成を実現し、200Gbit/sの信号伝送を実証することができた。本年度は、このような高速伝送の定量的な解析として信号誤り率の計測を行い、デジタル信号処理による信号精度の向上と伝送特性の評価を行った。データセンター応用を想定した光ファイバー伝送の条件下で、エラーフリーの信号精度を確認し、さらにポリマー変調器に110℃までの温度負荷をかけても信号精度の劣化が生じないことを確認した。
「高速光伝送の実証実験」では、周波数帯域が70GHzのハイブリッド型変調器を用いて、高速データレートの信号伝送実験を行った。変調器から生成された信号の精度は、データ誤り率を解析することで評価した。その方法としてはデジタルコミュニケーションアナライザから得られるアイパターン精度とリアルタイムスコープを用いたエラーカウントから解析を行った。100Gbaudを超える信号伝送では送信側と受信側でともに適切なで自タスシグナルプロセスが不可欠となる。これらの信号処理方法も検討しながら信号伝送の高精度化の検討を行い、信号エラー閾値で定義されるエラーカウントで信号生成されていることが確認できた。さらに多値変調様式を使って最高で200Gbit/sの信号生成も確認した。
最終的に本研究の目標となる高速光変調デバイスを作製し、高効率な光変調性能を実証することができた。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (27 results)

All 2023 2022

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 9 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Organic Electro-optic (EO) Modulator for O-band Intra-datacenter2023

    • Author(s)
      Alisa Bannaron, Hiromu Sato, Shiyoshi Yokoyama
    • Journal Title

      IEEE Xplore OECC

      Volume: 17 Pages: TuP-D-2

    • DOI

      10.23919/OECC/PSC53152.2022.9850013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Epitaxial Electro-optical Thin Film and Waveguide on SiO2/Si Substrate2023

    • Author(s)
      Futa Uemura, Jiawei Mao, Shiyoshi Yokoyama
    • Journal Title

      IEEE Xplore OECC

      Volume: 17 Pages: TuP-D-5

    • DOI

      10.23919/OECC/PSC53152.2022.9849935

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High Performance Si Photonics Devices and InP/EO Polymer Hybrid Optical Modulator for Data Communication and Computing2023

    • Author(s)
      Junichi Fujikata, Masataka Noguchi, Tomoki Sakuma, Daisuke Okamoto, Yasuhiko Ishikawa, Shiyoshi Yokoyama
    • Journal Title

      IEEE Xplore OECC

      Volume: 17 Pages: TuD1-3

    • DOI

      10.23919/OECC/PSC53152.2022.9850081

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design and Fabrication of MZI EO Modulator Based on Spin-on Epitaxial Photonic Materials Platform2023

    • Author(s)
      Jiawei Mao, Futa Uemura, Shiyoshi Yokoyama
    • Journal Title

      IEEE Xplore OECC

      Volume: 17 Pages: TuP-D-2

    • DOI

      10.23919/OECC/PSC53152.2022.9850082

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly Reliable Organic Polymer Optical Modulators2022

    • Author(s)
      Shiyoshi Yokoyama, Guo-Wei Lu, Hiromu Sato, Jiawei Mao, Alisa Bannaron
    • Journal Title

      IEEE Xplore Optical Fiber Communicaions

      Volume: - Pages: Th1J. 4-1- 4-3

    • DOI

      10.1364/OFC.2022.Th1J.4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient four-wave mixing wavelength conversion in hybrid silicon and polymer microring resonator2022

    • Author(s)
      Jianxun Hong, Kenta Rokumyo, Jiawei Mao, Alisa Bannaron, Hiromu Sato, and Shiyoshi Yokoyama
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 30 Pages: 45499-45507

    • DOI

      10.1364/OE.475748

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Heterogeneous silicon-on-lithium niobate electro-optic modulator for 100-Gbaud modulation2022

    • Author(s)
      Jiawei Mao, Hiromu Sato, Guo-Wei Lu, and Shiyoshi Yokoyama
    • Journal Title

      APL Photonics

      Volume: 7 Pages: 126103 1-7

    • DOI

      10.1063/5.0109251

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Control of emission diffraction angles and laser threshold in mixed-order sampled distributed feedback laser with organic gain media2022

    • Author(s)
      HyunSuk Park, Sahar Alasvand Yazdani, Fatima Bencheikh, Ryutaro Komatsu, Shiyoshi Yokoyama, Takuro Kamiya, Chihaya Adachi
    • Journal Title

      J. Appl. Phys.

      Volume: 132 Pages: 20310-1-7

    • DOI

      10.1063/5.0123476

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 100 Gbaud on-off-keying silicon polymer hybrid modulator2023

    • Author(s)
      Shiyoshi Yokoyama, Hiromu Sato, Jiawei Mao, Alisa Bannaron, Guo-Wei Lu
    • Organizer
      Photonics West 2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 200 Gbit/s Transmitter Based on a Spin-on Ferroelectric Waveguide Modulator2023

    • Author(s)
      Shiyoshi Yokoyama, Jiawei Mao, Futa Uemura, Hiromu Sato, and Guo-Wei Lu
    • Organizer
      OFC 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シリコン/ポリマーハイブリッド型の光変調器を用いいた高速信号伝送2022

    • Author(s)
      横山士吉
    • Organizer
      第163回微小光学研究会
    • Invited
  • [Presentation] EOポリマー変調器と超高速データ伝送2022

    • Author(s)
      横山士吉
    • Organizer
      フォトニックデバイス・応用技術研究会
    • Invited
  • [Presentation] 200GEOポリマー光変調器の開発と超高速信号伝送2022

    • Author(s)
      横山士吉
    • Organizer
      レーザ・量子エレクトロニクス研究会 (LQE)
    • Invited
  • [Presentation] B5Gに向けた超高速ポリマー光変調器の開発と現状2022

    • Author(s)
      横山士吉
    • Organizer
      高分子討論会
  • [Presentation] Epitaxial Electro-optical Thin Film and Waveguide on SiO2/SiSubstrate2022

    • Author(s)
      Futa Uemura, Jiawei Mao, Shiyoshi Yokoyama
    • Organizer
      OECC/PSC 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design and Fabrication of MZI EO Modulator Based on Spinon Epitaxial Photonic Materials Platform2022

    • Author(s)
      Jiawei Mao, Futa Uemura, Shiyoshi Yokoyama
    • Organizer
      OECC/PSC 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Organic Electro-optic (EO) Modulator for O-band Intra-datacenter2022

    • Author(s)
      Alisa Bannaron, Hiromu Sato, Shiyoshi Yokoyama
    • Organizer
      OECC/PSC 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High-speed organic EO modulator for O-band2022

    • Author(s)
      Hiromu Sato, Alisa Bannaron, and Shiyoshi Yokoyama
    • Organizer
      KJF-ICOMEP 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Norbornene-dicarboximide (NDI) based Electro-optic (EO) polymer with a thiophene based chromophore for low driving voltage modulator2022

    • Author(s)
      Alisa Bannaron, Hiromu Sato, and Shiyoshi Yokoyama
    • Organizer
      KJF-ICOMEP 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] B5Gに向けた超高速ポリマー光変調器の開発と現状2022

    • Author(s)
      横山士吉
    • Organizer
      高分子学会 討論会
    • Invited
  • [Presentation] Epitaxial Electro-optical Thin Film and Fabrication of EO Waveguide Modulator2022

    • Author(s)
      Futa Uemura, Jiawei Mao, and, Shiyoshi Yokoyama
    • Organizer
      JSAP-Optica-SPP Joint Symposia 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A strong electro-optically active ferroelectric thin-film integrated on silicon2022

    • Author(s)
      Mao Jiawei, Futa Uemura, Shiyoshi Yokoyama
    • Organizer
      JSAP-Optica-SPP Joint Symposia 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Efficient 100Gbaud OOK and PAM4 modulation using hybrid Si and electro-optic modulator2022

    • Author(s)
      Shiyoshi Yokoyama, Guo-Wei Lu, Jiawei Mao, Hiromu Sato, Alisa Bannar
    • Organizer
      ICONO13&ICOPE2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Present and future spin-on electro-optic waveguide modulator2022

    • Author(s)
      Shiyoshi Yokoyama, Hiromu Sato, Alisa Bannaron, Jiawei Mao, Futa Uemura
    • Organizer
      ICNME2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 高効率電気光学変調器を用いた高速光変調技術の開発2022

    • Author(s)
      横山士吉
    • Organizer
      光通信システム研究会
    • Invited
  • [Presentation] ポリマーハイブリッド変調器を使った光データ伝送2022

    • Author(s)
      横山士吉
    • Organizer
      レーザー学会学術講演第43回年次大会
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 構造体、導波路、光変調器及び構造体の製造方法2023

    • Inventor(s)
      横山 士吉, ジャウェイ モウ, 上村 風太
    • Industrial Property Rights Holder
      横山 士吉, ジャウェイ モウ, 上村 風太
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-020577

URL: 

Published: 2023-12-25  

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