2019 Fiscal Year Annual Research Report
大規模光通信システムのための磁性フォトニックデバイスの開拓
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19H02190
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
庄司 雄哉 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (00447541)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 磁気光学効果 / 光スイッチ / 光アイソレータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では①低損失な導波路型光アイソレータと②超低消費電力駆動が可能な自己保持型光スイッチの開発を目的としている。本年度、それぞれの課題について以下の検討を実施した。
①ではテーパ型TE-TMモード変換器を用いた導波路型光サーキュレータを製作し、2入力×2出力の循環的な光学動作を実現した。逆相干渉時の光波を別の導波路に結合することで意図せぬ内部共振が抑制され、消光比も20dB以上に改善した。入力光がTEモードとなり、光損失の大きな原因であるクラッド境界の散乱が少なくなり、挿入損失が低減された。同時に、広帯域かつ温度依存性の少ない設計を検討し、より設計誤差や環境変動による影響の少ない光アイソレータ・サーキュレータを設計した。
②では磁気光学ガーネット上にアモルファスシリコン導波路を用いたマッハツェンダー干渉型光スイッチを作製し、２つの出力ポートで高い消光比を有する経路選択動作を実現した。まず、強い残留磁化をもつ薄膜磁石の堆積条件と形状について実験と数値解析の両面から検討を行った。薄膜磁石の厚さを150nmから300nmに変更することで発生磁場が増強し、設計した薄膜磁石を組み込んだマッハツェンダー干渉型光スイッチでは、π位相シフトによるクロス・バー両ポートのスイッチ動作と、20dB以上の消光比を達成した。
いずれの成果も、磁気光学効果を用いた光デバイスの実用性を示すものであり、これらは応用物理学会学術講演会などで成果発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ボンディング法を用いた光アイソレータ・光サーキュレータではTEモード光動作と20dB以上の高い消光比が達成された。同時に、TEモード動作による低損失化も進んでいる。
自己保持型光スイッチでは、無電力のスイッチ状態でπ位相シフトによるクロス・バー両ポートのスイッチ動作と、20dB以上の消光比を達成した。
いずれも当初計画の目標を達成するものであり、（２）おおむね順調に進展している、ものと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
ボンディング法を用いた光アイソレータでは、損失の要因を細かく調査しさらなる低損失化を目指す。
自己保持型光スイッチでは、制御用の電極設計とパルス電流の短幅化について検討し、消費電力の低減を目指す。
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