2021 Fiscal Year Annual Research Report
高精度時刻周波数同期に向けたオンチップ絶対位相制御電気光学変調コムの創製
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20H00357
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| Research Institution | NTT Basic Research Laboratories |
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Principal Investigator |
石澤 淳 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 主任研究員 (30393797)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高 磊 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, 主任研究員 (40650429)
徐 学俊 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, フロンティア機能物性研究部, 主任研究員 (80593334)
Cong Guangwei 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, 主任研究員 (20470049)
山田 浩治 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, 研究グループ長 (50574927)
西川 正 東京電機大学, 工学部, 教授 (20374069)
山本 宗継 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, 主任研究員 (00358285)
増子 拓紀 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60649664)
赤塚 友哉 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子科学イノベーション研究部, 主任研究員 (90548257)
今井 弘光 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子科学イノベーション研究部, 研究主任 (00649551)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光周波数コム / マイクロ波 / シリコンフォトニクス / 広帯域光発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，超高速光技術とシリコンフォトニクス技術を融合させることで電気光学変調コムをオンチップ集積し，超高精度にマイクロ波と光波を直接変化することができる周波数変換ギアとして光周波数からマイクロ波あるいはその逆方向に，高度に制御することにより，従来の光シンセサイザーの枠組みを超えて光を起点として任意の周波数の電磁波(サブPHｚからkHz迄)が発生な可能な“光RFシンセサイザー”を開拓することである．昨年度は分担研究者の所属する産業技術総合研究所が作成したシリコン変調器を用いて，電気光学変調コムの発生を行った．しかし，光コムのスペクトル帯域幅が不十分であったため，今年度は光コムの帯域幅拡大の実現を目指す．また，高品質なEr添加した単結晶酸化希土類(Rare-Earth Oxide, REO)薄膜をSOI基板上にエピタキシャル成長した．オンチップ光増幅器を実現するために，低損失SiN/REO/SOI積層導波路を製作し，約2.3 dB/cmの伝搬損失が得られた．更に，光ポンピングすることで、約24 dB/cmの光信号増強を観測に成功した．また，電気光学変調コムを用いた低雑音なマイクロ波発生には制御回路のフィードバック帯域の拡大が必要であることも見出し，光路長の短尺化を行った．広帯域光発生用の繰り返し周波数を低減する光ゲート(パルスピッカー)や高非線形ファイバを使用せず，波長分散制御を行うことで，全光ファイバーベース電気変調コムを用いた世界最短光パルス列となる25 GHz繰返しフェムト秒光パルス列発生に成功した．更に，その短光パルス列を5 mm長SiN導波路に光結合することで25 GHzモード間隔の2/3オクターブ帯域光発生に成功した．この結果、EOコムの光路長(10 m程度)を2 m程度短尺化でき，光学系の簡便化を実現した．
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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
一昨年は新型コロナウィルス感染症拡大の影響で密を避ける為に研究活動の人数及び日数が制限を受けた影響も大きく，研究計画が予定通り進まなかったが，昨年度は徐々に出社制限が緩和され，研究活動の効率化を図ったため順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，シリコン変調器ベースの光コムのモデル構築を行う．そのモデルを次回のシリコン変調器にフィードバックし，電気光学変調コム発生用のシリコン変調器へと進化させる．新たな非線形導波路を用いた高効率な広帯域発生にも挑戦する．
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[Presentation] Simple carrier-envelope-offset locking with f-3f self-referencing directly from a dispersion-controlled silicon-nitride waveguide2021
Author(s)
Atsushi Ishizawa, Shota Kawashima, Rai Kou, X. Xu, Tai Tsuchizawa, Takuma Aihara, Koki Yoshida, Tadashi Nishikawa, Kenichi Hitachi, Guangwei Cong, Noritsugu Yamamoto, Koji Yamada, and Katsuya Oguri
Organizer
CLEO CLEO/EUROPE-EQEC 2021, ED-P2, (2021)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Dependence of Supercontinuum Light on Incident Laser Polarization and Dispersion-controlled SiN Waveguides2021
Author(s)
K. Yoshida, A. Ishizawa, R. Kou, X. Xu, T. Tsuchizawa, T. Aihara, Y. Kikkawa, T. Nishikawa, K. Hitachi, G. Cong, N. Yamamoto, K. Yamada, and K. Oguri
Organizer
ISNTT2021, P1-35, 2021.12
Int'l Joint Research
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[Presentation] Optical coupling between Er3+ and integrated microring resonators on Si2021
Author(s)
Masaya Hiraishi, Tomohiro Inaba, Xuejun Xu, Haruki Sanada, Tai Tsuchizawa, Atsushi Ishizawa, Takehiko Tawara, Hiroo Omi, Jevon Longdell, Katsuya Oguri, and Hideki Gotoh
Organizer
2021年第82回応用物理学会秋季学術講演会，12a-N103-10， 2021年9月
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[Presentation] Photoluminescence Enhancement of Erbium Ions in Rare-earth Oxide Thin Films Using Si-based Microring Resonators2021
Author(s)
M. Hiraishi, T. Inaba, X. Xu, H. Sanada, T. Tsuchizawa, A. Ishizawa, T. Tawara, H. Omi, J. Longdell, K. Oguri, and H. Gotoh,
Organizer
International Symposium on Novel maTerials and quantum Technologies (ISNTT 2011), P1-21, December 14-17, 2021
