Development of wideband programmable photonic integrated circuit

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15470
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Konoike Ryotaro 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (20807557)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: シリコンフォトニクス / 光集積回路 / リング光共振器

Outline of Final Research Achievements

Photonic integrated circuits (PICs) are of great importance in optical communication systems and photonic quantum information processing. Conventional PICs are difficult to be modified after the fabrication as they are fabricated through wafer processes. In this work, we demonstrate a re-writable programmable optical circuit based on two-dimensional coupled ring resonators. We have numerically calculated the system and designed 5 × 5 circuit on silicon platform. As a result, we demonstrated wideband operation and 1 × 2 optical switching operation based on the programmable optical circuit.

Free Research Field

光集積回路

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光回路を動的に生成・消去するためには微小領域の屈折率を大きく変化させる必要があるため、従来の材料では実現が難しいといった課題がある。そこで、本研究では2次元的に結合したリング共振器系において、隣接するリング共振器を非共鳴とする際に生じるバンドギャップ状態を利用する。本バンドギャップ状態では光が系に入ることができない状態が形成されるが、その中にリング共振器が共鳴した領域を形成することで光導波路を形成可能と期待される。この原理に基づき広帯域かつ動的な書き換えが可能な光回路を実現することは、学術的に意義があると考えられる。