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2018 Fiscal Year Annual Research Report

半導体モノリシック光波合成・任意ユニタリ変換光集積回路の創出

Research Project

Project/Area Number 26000010
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

中野 義昭  東京大学, 大学院工学系研究科, 教授

Project Period (FY) 2014 – 2018
Keywords集積フォトニクス / 光集積回路 / 半導体 / アダプティブ / モノリシック / 光波合成 / ユニタリ変換 / 偏波制御
Outline of Annual Research Achievements

(1)量子井戸型偏波制御器の開発
前年度までに開発した量子井戸型偏波制御器の高効率化を図るために, 量子構造の最適化を行った. 電流注入型素子に関しては, 圧縮歪み量子井戸を導入することでバンドフィリンク効果の偏波依存性を大幅に拡大できることを実証した. 一方, 逆バイアス型素子に関しては, 非対称結合量子井戸を用いた独自の素子構造を提案し, 従来構造に比べて変調効率が1桁以上向上することを数値的に実証した.
(2)偏波解析素子の開発
前年度に設計した4ポート型偏波解析素子の試作を行い, 原理検証実験に成功した. 強度が変調されていたり, 偏光度が劣化した信号についても, 全てのストークスパラメータが正確に検出できることを実証し, 高速偏波変調信号の検波のみならず, 光信号品質モニタにも利用できることを示した。さらに, 作製した素子を用いて, 8値ストークスベクトル信号の検出実験に成功した.
(3)光波合成チップの開発
前年度に検証したランダム信号による駆動手法を大規模な光波合成チップに適用し, さらに回折格子を合わせて用いることで, 2次元イメージング実験に初めて成功した. さらに, 空間分解能を向上する手法として多モードファイバを介してイメージングを行う手法を新たに提案し, 数値解析と実験によりその有効性を実証した. また, 限られた数の位相シフタを用いて最大の空間分解能を達成するためのアレイ配置を新たに見出した. 本発明について特許を出願し, 検証用の素子の作製を完了したところである.
(4)ユニダリ変換チップの開発
前年度に開発した多ポート方向性結合器型ユニタリ変換チップを用いて, 4×4任意ユニタリ変換の実験に初めて成功した. さらに, 方向性結合器を用いることで, 作製誤差耐性が大幅に緩和されることを解析的に明らかにした. 一方, レーザや光増幅器との一体集積を目指して. インジウム燐(InP)基板上に集積した4×4ユニタリ変換

  • Research Products

    (40 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 清華大学(中華人民共和国)

    • Country Name
      中華人民共和国
    • Counterpart Institution
      清華大学
  • [Int'l Joint Research] カリファ科学技術大学(アラブ首長国連邦)

    • Country Name
      UNITED ARAB EMIRATES
    • Counterpart Institution
      カリファ科学技術大学
  • [Journal Article] Ghost imaging using a large-scale silicon photonic phased array chip2019

    • Author(s)
      Yusuke Kohno
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 27 Pages: 3817-3823

    • DOI

      10.1364/OE.27.003817

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Polarization-diversity Stokes-analyzer-based coherent receiver2019

    • Author(s)
      Shota Ishimura
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 27 Pages: 9071-9078

    • DOI

      10.1364/OE.27.009080

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Reconfigurable all-optical on-chip MIMO three-mode demultiplexing based on multi-plane light conversion2018

    • Author(s)
      Rui Tang
    • Journal Title

      Optics Letters

      Volume: 43 Pages: 1798-1801

    • DOI

      10.1364/OL.43.001798

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Compact InP Stokes-vector modulator and receiver circuits for short-reach direct-detection optical links2018

    • Author(s)
      Takuo Tanemura
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Electronics

      Volume: E101-C Pages: 594-601

    • DOI

      10.1587/transele.E101.C.594

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Electrical tuning of metal-insulator-metal metasurface with electro-optic polymer2018

    • Author(s)
      Jiaqi Zhang
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 113 Pages: 231102-1-5

    • DOI

      10.1063/1.5054964

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Large-scale silicon photonic phased array chip for single-pixel ghost imaging2019

    • Author(s)
      Yusuke Kohno
    • Organizer
      Optical Networking and Communication Conference & Exhibition (OFC 2019), M4E. 2, pp. 1-3, San Diego, California, USA
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 120-Gb/s DP-QPSK transmission using polarization-diversity Stokes-analyzer-based coherent receiver2019

    • Author(s)
      Shota Ishimura
    • Organizer
      Optical Networking and Communication Conference & Exhibition (OFC 2019), Tu2F. 2, pp. 1-3, San Diego, California, USA
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stokes vector modulation and detection with monolithic InP photonic integrated circuits2019

    • Author(s)
      Yoshiaki Nakano
    • Organizer
      Optical Networking and Communication Conference & Exhibition (OFC 2019), Tu2I. 3, pp. 1-3, San Diego, California, USA
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 4-port integrated Stokes vector receiver circuit for multi-level 3D signal detection and OSNR monitoring2019

    • Author(s)
      Takahiro Suganuma
    • Organizer
      Optical Networking and Communication Conference & Exhibition (OFC 2019), W3B. 6, pp. 1-3, San Diego, California, USA
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Integrated reconfigurable 4×4 optical unitary converter using multiport directional couplers.2019

    • Author(s)
      Ryota Tanomura
    • Organizer
      Optical Networking and Communication Conference & Exhibition (OFC 2019), Th1E. 3, pp. 1-3, San Diego, California, USA
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 8-ary Stokes-vector signal generation and transmission employing a simplified transmitter2019

    • Author(s)
      Samir Ghosh
    • Organizer
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2019), SM3G. 4, pp. 1-2, San Jose, California, USA
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electro-optic polymer surface-normal modulator using silicon high-contrast grating resonator2019

    • Author(s)
      Makoto Ogasawara
    • Organizer
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2019), JTh2A. 48, pp. 1-2, San Jose, California, USA
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光フェーズドアレイと多モードファイバによる高速イメージングの検討2019

    • Author(s)
      福井太一郎
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(光エレクトロニクス研究会, OCS, OFT共催), vol. 118, no. 445, OPE2018-192, pp. 1-6, リファレンス大博多
  • [Presentation] InPモノリシック偏波制御器に向けた歪み量子井戸型光位相シフタの設計と試作2019

    • Author(s)
      伊藤まいこ
    • Organizer
      電子情報通信学会 光エレクトロニクス(OPE)研究専門委員会, 2019年4月期研究会講演予稿集, P2-1, p. 17, 伊香保温泉ホテル天坊
  • [Presentation] 深層学習による光集積フェーズドアレイ素子の駆動条件最適化手法の検討2019

    • Author(s)
      梅崎敏和
    • Organizer
      電子情報通信学会 光エレクトロニクス(OPE)研究専門委員会, 2019年4月期研究会講演予稿集, P2-5, p. 21, 伊香保温泉ホテル天坊
  • [Presentation] 3次元導波路を結合した光集積フェーズドアレイ型ビーム走査素子の設計と試作2019

    • Author(s)
      土屋里穂子
    • Organizer
      電子情報通信学会 光エレクトロニクス(OPE)研究専門委員会, 2019年4月期研究会講演予稿集, P2-9, p. 25, 伊香保温泉ホテル天坊
  • [Presentation] 電気光学ポリマー垂直入射型光変調器に向けた高Q値シリコン共振構の作製2019

    • Author(s)
      宮崎俊輝
    • Organizer
      電子情報通信学会 光エレクトロニクス(OPE)研究専門委員会, 2019年4月期研究会講演予稿集, P2-14, p. 30, 伊香保温泉ホテル天坊
  • [Presentation] Fabrication and demonstration of a surface-normal metasurface modulator with electro-optic polymer2019

    • Author(s)
      Jiaqi Zhang
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集, 9p-W331-5, p. 03-142, 東京工業大学
  • [Presentation] ストークスアナライザを応用した新たな偏波ダイバーシティコヒーレント受信器2019

    • Author(s)
      石村昇
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会, 通信講演論文集2, B-10-36, p. 225, 早稲田大学
  • [Presentation] 非等分配型多モード干渉器による小型光ユニタリ変換器の検証2019

    • Author(s)
      田之村亮汰
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会, エレクトロニクス講演論文集1, C-3-14, p. 125, 早稲田大学
  • [Presentation] Monolithically integrated Stokes vector modulator based on quantum-confined Stark effect2018

    • Author(s)
      Mohiyuddin Kazi
    • Organizer
      Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2018), SM4B. 6, pp. 1-2, San Jose, California, USA
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Waveguide coupling of wavelength-scale capsule-shaped metal-clad laser2018

    • Author(s)
      Yi Xiao
    • Organizer
      26th IEEE International Semiconductor Laser Conference (ISLC 2018), TuP30, pp. 173-174, Santa Fe, New Mexico, USA
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experimental demonstration of surface-normal MIM modulator with electro-optic polymer2018

    • Author(s)
      Jiaqi Zhang
    • Organizer
      International Conference on Photonics in Switching and Computing (PSC 2018), Th4B. 3, pp. 65-67, Limassol, Cypress
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Si光フェーズドアレイを用いた1次元イメージング手法の評価2018

    • Author(s)
      河野佑亮
    • Organizer
      電子情報通信学会 光エレクトロニクス(OPE)研究専門委員会, 2018年4月期研究会講演予稿集, P3-1, p. 23, ニューウェルシティー湯河原
  • [Presentation] 金属膜を用いた小型InP集積偏波ビームスプリッタの設計2018

    • Author(s)
      小笠原誠
    • Organizer
      電子情報通信学会 光エレクトロニクス(OPE)研究専門委員会, 2018年4月期研究会講演予稿集, P3-4, p. 26, ニューウェルシティー湯河原
  • [Presentation] 光フェーズドアレイ素子の高出力化に向けた半導体光増幅器の試作2018

    • Author(s)
      小野塚章太
    • Organizer
      電子情報通信学会 光エレクトロニクス(OPE)研究専門委員会, 2018年4月期研究会講演予稿集, P3-6, p. 28, ニューウェルシティー湯河原
  • [Presentation] 回折格子カプラを集積したInP光フェーズドアレイの試作2018

    • Author(s)
      田之村亮汰
    • Organizer
      電子情報通信学会 光エレクトロニクス(OPE)研究専門委員会, 2018年4月期研究会講演予稿集, P3-9, p. 31, ニューウェルシティー湯河原
  • [Presentation] 多重量子井戸ハーフリッジ導波路型偏波制御/変調器の解析2018

    • Author(s)
      大川幸祐
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(光エレクトロニクス研究会, LQE, OCS共催), vol. 118, no. 252, OPE2018-85, pp. 117-120, 佐賀県教育会館
  • [Presentation] 光集積ストークスベクトル直接検波回路による三次元偏波変調信号の受信感度解析2018

    • Author(s)
      菅沼貴博
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(光エレクトロニクス研究会, LQE, OCS共催), vol. 118, no. 252, OPE2018-87, pp. 127-132, 佐賀県教育会館
  • [Presentation] 全光MIMO処理に向けた光集積任意ユニタリ変換デバイス2018

    • Author(s)
      種村拓夫
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(フォトニックネットワーク研究会), vol. 118, no. 314, PN2018-26, pp. 21-25, 山梨大学大村智記念学術館
    • Invited
  • [Presentation] Numerical design of metal-clad cavity device coupled to InP waveguide for on-chip optical interconnect2018

    • Author(s)
      Yuguang Wang
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(光エレクトロニクス研究会, LQE, SIPH共催), vol. 118, no. 348, OPE2018-106, pp. 43-46, 慶應義塾大学
  • [Presentation] 極小光源に向けた波長スケール金属クラッド共振器のトポロジー最適化2018

    • Author(s)
      渡邉充洋
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(光エレクトロニクス研究会, LQE, SIPH共催), vol. 118, no. 348, OPE2018-107, pp. 47-52, 慶應義塾大学
  • [Presentation] 多ボート方向性結合器を利用した4チャネルユニタリ光モード変換器の実証2018

    • Author(s)
      田之村亮汰
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(光エレクトロニクス研究会, LQE, SIPH共催), vol. 118, no. 348, OPE2018-113, pp. 77-81, 慶應義塾大学
  • [Presentation] 光フェーズドアレイによるランダム照明バターンを用いた2次元イメージング2018

    • Author(s)
      河野佑亮
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(光エレクトロニクス研究会, LQE, SIPH共催), vol. 118, no. 348, OPE2018-114, pp. 83-88, 慶應義塾大学
  • [Presentation] Numerical design of MQW with enhanced polarization-dependent phase shift for efficient Stokes-vector modulator2018

    • Author(s)
      Peng Zhou
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告(光エレクトロニクス研究会, LQE, SIPH共催), vol. 118, no. 348, OPE2018-117, pp. 97-101, 慶應義塾大学
  • [Presentation] 光集積回路による全光MIMO処理/任意ユニタリ変換デバイス2018

    • Author(s)
      種村拓夫
    • Organizer
      電子情報通信学会通信ソサイエティ大会講演論文集2, BI-2-6, p. SS-72, 金沢大学角間キャンパス
    • Invited
  • [Remarks] 東京大学大学院工学系研究科中野・種村研究室ホームページ

    • URL

      http://www.ee.t.u-tokyo.ac.jp/~nakano/lab/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光照射装置, イメージング装置, 及びレーザー加工装置2019

    • Inventor(s)
      種村拓夫, 福井太一郎, 中野義昭, 山下大之, 田之村亮汰
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2019-000901

URL: 

Published: 2021-07-06  

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