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

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H00357
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 石澤 淳 日本大学, 生産工学部, 教授 (30393797)
• 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, 上級主任研究員 (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, 総括研究主幹 (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, 研究主幹 (00358285) ; 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, 主任研究員 (00649551)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 光周波数コム / 電気光学変調 / スーパーコンティニューム光発生 / シリコンフォトニクス

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)が発生可能な“光RFシンセサイザー”を開拓することである．令和5年度はCW半導体レーザー(波長: 1552 nm)をLN 強度変調器で強度変調し，先球ファイバを用いて，3台直列接続のSi 変調器(導波路長：2 mm×3台)にTE 偏波で空間結合し，25 GHz 信号を印加することで，EO コム発生を行った．後段に，5 W 出力の光増幅器および高非線形ファイバを接続し，波形整形器で分散制御することで短パルス光発生を行った．長さ1.4 mの高非線形ファイバ用いたときの光スペクトル帯域幅が850 GHz@-60 dBレベルまで拡大し，信号対雑音比も40 dB以上と高いことが分かった．また，パルス幅も約2 ps まで短パルス化に成功した．更に，EOコムの周波数安定化には広帯域光発生が必要条件となるが，EOコムは繰り返し周波数が高いため、 高効率な非線形導波路が必要となる．我々はSiN導波路にグラフェンを埋め込む新たな構造の導波路を作製し，ファイバーレーザーを用いて広帯域光発生を観測した．その結果，低パルスエネギーでも短波長側でGrの長さに依存して帯域が拡ること確かめられグラフェンの非線形増強効果を実証した．

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Observation of Acoustically Induced Dressed States of Rare-Earth Ions (2024)
  • Author(s): Ohta Ryuichi、Lelu Gregoire、Xu Xuejun、Inaba Tomohiro、Hitachi Kenichi、Taniyasu Yoshitaka、Sanada Haruki、Ishizawa Atsushi、Tawara Takehiko、Oguri Katsuya、Yamaguchi Hiroshi、Okamoto Hajime
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 132 Pages: 036904～036904
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.036904
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sub‐30‐fs fibre‐coupled electro‐optic modulation comb at 1.5 μm with a 25‐GHz repetition rate (2023)
  • Author(s): Kikkawa Yugo、Ishizawa Atsushi、Kou Rai、Xu Xuejun、Yoshida Koki、Tsuchizawa Tai、Aihara Takuma、Nishikawa Tadashi、Cong Guanwei、Hitachi Kenichi、Yamamoto Noritsugu、Yamada Koji、Oguri Katsuya
  • Journal Title: Electronics Letters Volume: 59 Pages: 1～3
  • DOI: 10.1049/ell2.12830
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Optical-referenceless optical frequency counter with twelve-digit absolute accuracy (2023)
  • Author(s): Ishizawa Atsushi、Nishikawa Tadashi、Hitachi Kenichi、Akatsuka Tomoya、Oguri Katsuya
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 13 Pages: 8750～8750
  • DOI: 10.1038/s41598-023-35674-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 単一の光周波数コムを用いた擬似バーニア方式による光周波数計測法 (2024)
  • Author(s): 日達 研一 , 石澤 淳 , 眞田 治樹 , 小栗 克弥
  • Organizer: 第71回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 低濃度167Er3+:Y2SiO5におけるAtomic frequency comb量子メモリの高効率化 (2024)
  • Author(s): 安井 翔一, 稲葉 智宏, 石澤 淳, 日達 研一, 尾身 博雄, 松浦 求磨, 鍜治 怜奈, 俵 毅彦, 足立 智, Xuejun Xu, 眞田 治樹
  • Organizer: 第71回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] Si-SiO2-Si 水平スロット導波路により発生させた スーパーコンティニューム光の位相コヒーレンス測定 (2024)
  • Author(s): 里 亮介, 高 磊, 石澤 淳, 山本 宗継, Cong Guangwei, 山田 浩治, 北 智洋
  • Organizer: 第71回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] Erドープした希土類酸化膜導波路における光増幅の濃度依存性 (2024)
  • Author(s): 徐 学俊, 稲葉 智宏, 相原 卓磨, 石澤 淳, 俵 毅彦, 眞田 治樹
  • Organizer: 第71回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] グラフェン装荷SiN導波路による光非線形効果の増強 (2024)
  • Author(s): 堀池 拓未, 日達 研一, 石澤 淳, 高 磊, 徐 学俊, 相原 卓磨, 西川 正, コン グァンウェイ, 山本 宗継, 山田 浩治, 眞田 治樹, 小栗 克弥
  • Organizer: 第71回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 電気光学変調コムとその応用 (2024)
  • Author(s): 石澤 淳
  • Organizer: 第2回超高速光エレクトロニクス研究会
  • Invited
• [Presentation] 光周波数コムを用いた光共振器内の絶対音圧計測 (2024)
  • Author(s): 石川 憲治, 白木 善史, 守谷 健弘, 石澤 淳, 日達 研一, 小栗 克弥
  • Organizer: レーザー学会学術講演会第44回年次大会
• [Presentation] 多段シリコン変調器を用いた25 GHz繰り返し通信波長帯光コム発生 (2024)
  • Author(s): 廣瀬 龍優, 吉川 優剛, コン グァンウェイ, 徐 学俊, 日達 研一, 北村 大和, 谷口 遼紀, 山本 宗継, 西川 正, 山田 浩治, 眞田 治樹, 小栗 克弥, 石澤 淳
  • Organizer: 第71回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 電気光学変調コムを用いた低ノイズ周波数可変マイクロ波発生 (2023)
  • Author(s): 石澤 淳, 吉川 優剛, 高 磊, コン グァンウェイ, 徐 学俊, 日達 研一, 山本 宗継, 西川 正, 山田 浩治, 小栗 克弥
  • Organizer: Photonic Device Workshop 2023
  • Invited
• [Presentation] Epitaxial rare-earth oxide thin films and waveguide devices for quantum information applications (2023)
  • Author(s): X. Xu, T. Inaba, T. Aihara, K. Hitachi, A. Ishizawa, T. Tawara, H. Sanada
  • Organizer: Superconducting SFQ VLSI Workshop (SSV 2023), and 2nd International Workshop of Spin/Quantum Materials and Devices (IWSQMD 2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 光周波数による音圧計測 (2023)
  • Author(s): 石川 憲治, 白木 善史, 守谷 健弘, 石澤 淳, 日達 研一, 小栗 克弥
  • Organizer: 日本音響学会第150回(2023年秋季)研究発表会
• [Presentation] 通信波長帯25 GHz繰り返しシリコン電気光学変調コム発生 (2023)
  • Author(s): 吉川 優剛, コン グァンウェイ, 徐 学俊, 日達 研一, 廣瀬 龍優, 北村 大和, 谷口 遼紀, 山本 宗継, 西川 正, 山田 浩治, 眞田 治樹, 小栗 克弥, 石澤 淳
  • Organizer: 第84回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] μ-Transfer Printingにより形成されたSi-SiO2-Si水平スロット導波路の群屈折率分散測定 (2023)
  • Author(s): 里亮介,高磊, 小林祐介, 石澤 淳, 山本宗継, Cong Guangwei, 山田 浩治, 北 智洋
  • Organizer: 第84回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] Optical Detection of Trace Amounts of Er Ions in Silicon-based Rare Earth Oxide Thin Film Waveguides (2023)
  • Author(s): Shoichiro Yasui, Tomohiro Inaba, Kenichi Hitachi, Atsushi Ishizawa, Reina Kaji, Takehiko Tawara, Satoru Adachi, Xuejun Xu, Haruki Sanada
  • Organizer: 2023 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Comb Transfer Method for High Efficiency Atomic Frequency Comb Quantum Memory (2023)
  • Author(s): S.Yasui, T.Inaba, A.Ishizawa, K.Hitachi, H.Omi, R.Kaji, T.Tawara, S. Adachi, X.Xu, H.Sanada
  • Organizer: 22nd International Conference on Electron Dynamics in Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures (EDISON22)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Low-phase-noise Frequency-tunable Microwave and Millimeter-wave Generation Using an Electro-optic-modulation Comb (2023)
  • Author(s): A. Ishizawa, Y. Kikkawa, R. Kou, G. Cong, X. Xu, T. Aihara, K. Hitachi, T. Tsuchizawa, N. Yamamoto, T. Nishikawa, K. Yamada, K. Oguri
  • Organizer: Photonics & Electromagnetics Research Symposium (PIERS 2023)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Electro-optic-modulation Comb Generation Using a Silicon Modulator at 25-GHz Repetition Rate (2023)
  • Author(s): Y. Kikkawa, A. Ishizawa, X. Xu, G. Cong, R. Kou, K. Yoshida, K. Hitachi, N. Yamamoto, T. Nishikawa, K. Yamada, H. Sanada, K. Oguri
  • Organizer: Photonics & Electromagnetics Research Symposium (PIERS 2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Asynchronous Optical Sampling (ASOPS) to Detect Small Oscillations in Silicon Membranes (2023)
  • Author(s): K. Hitachi, A. Ishizawa, K. Ishikawa, H. Sanada, K. Oguri
  • Organizer: IFCS-EFTF2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Acoustic control of optical excitation of rare-earth ions (2023)
  • Author(s): Ryuichi Ohta, Gregoire Lelu, Xuejun Xu, Tomohiro Inaba, Kenichi Hitachi, Yoshitaka Taniyasu, haruki sanada, Atsushi Ishizawa, Takehiko Tawara, Katsuya Oguri, Hiroshi Yamaguchi, Hajime Okamo
  • Organizer: CLEO2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Observation of the multiple acoustic phonon sidebands in erbium ions (2023)
  • Author(s): Ryuichi Ohta, Gregoire Lelu, Xuejun Xu, Tomohiro Inaba, Kenichi Hitachi, Yoshitaka Taniyasu, Haruki Sanada, Atsushi Ishizawa, Takehiko Tawara, Katsuya Oguri, Hiroshi Yamaguchi, Hajime Okamoto
  • Organizer: ICNN2023
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 日本大学 生産工学部 電気電子工学科 石澤・野邑研究室
  • URL: https://ishizawaatsushilabratory.on.drv.tw/www.mypage.jp/