アレイ導波路回折格子とループミラーを用いた可変分散補償回路の研究

• 研究課題/領域番号: 09J04852
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 伊熊 雄一郎 慶應義塾大学, 大学院・理工学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2009年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: アレイ導波路回折格子 / レンズ / 可変光分散補償器 / シリコン導波路 / 波長選択スイッチ / シリコーン樹脂 / 平面光回路 / 波長分割多重 / 分散補償 / 樹脂

研究概要

【レンズの改善】透過損失の低減・光反射の低減を目的として、これまで使用していた対称両凹レンズに代わり、変形凹メニスカスレンズを用いることを検討した。これは凹メニスカス形のレンズを中央で折り曲げた形状のレンズであり、ビーム伝搬法と光線追跡法を用いた数値シミュレーションにおいて、従来型よりも低損失・低反射の良好な特性が得られることが示された。これについて特許出願を行った。また、レンズの焦点距離を測定する回路を別途用いることにより、分散可変範囲の中心値をこれまでよりも精度良く合わせることが可能になった。これらは、素子の性能を目標に近づけるために役立つ。
【導波路型位相変調器アレイを用いたTODC検討】導波路型位相変調器アレイを用いたTODCを石英導波路を用いて試作し、分散可変動作を確認した。同変調器アレイは、樹脂レンズに比べ、制御が複雑であること等の欠点がある一方で高い信頼性を有し、樹脂レンズが使用不可能な、Si導波路などの微細光回路への応用が可能であるという利点がある。
【Si導波路への展開】昨年度途中であった、Si(シリコン)導波路を用いたTODCの試作をカリフォルニア大学デービス校・バークレー校の協力を得て完了した。前項の導波路型位相変調器アレイを用いた構成の回路である。シリコン導波路の熱応答は高速であるため、高速分散制御が期待される。素子評価のためる実験設備の構築を行った。評価は未完了である。
【WSS機能付加への検討】帯域可変機能を有する、グリッドレスWSS機i能を有するTODCの検討を行った。グリッドレスWSSの設計・試作を行った。分散制御動作については未評価である。
【成果発表等】特許出願5件、論文誌1報、国内会議発表1件がある。

研究成果

• [雑誌論文] Tunable optical dispersion compensator with a high-resolution arrayed-waveguide grating (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Ikuma, T.Mizuno, H.Takahashi, H.Tsuda
  • 雑誌名: IEICE Electronics Express 巻: 8 号: 24 ページ: 2087-2092
  • DOI: 10.1587/elex.8.2087
  • NAID: 130001920411
  • ISSN: 1349-2543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible optical gate switching in the Si wire waveguide integrated with Ge_2Sb_2Te_5 thin film (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ikuma, Y.Shoji, M.Kuwahara, X.Wang, K.Kintaka, H.Kawashima, D.Tanaka, H.Tsuda
  • 雑誌名: Electronics Letters 巻: 46,21 ページ: 1460-1462
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small-sized optical gate switch using Ge_2Sb_2Te_5 phase-change material integrated with a silicon waveguide (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ikuma, Y.Shoji, M.Kuwahara, X.Wang, K.Kintaka, H.Kawashima, D.Tanaka, H.Tsuda
  • 雑誌名: Electronics Letters vol.46, no 5 ページ: 368-369
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low loss, small crosstalk offset crossing structure for large-scale planar lightwave circuits (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Tanaka, Y.Ikuma, H.Tsuda
  • 雑誌名: IEICE Electronics Express vol.6, no.7 ページ: 407-411
  • 査読あり
• [雑誌論文] AWG-Based Tunable Optical Dispersion Compensator with Multiple Lens Structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Ikuma, H.Tsuda
  • 雑誌名: IEEE Journal of Lightwave Technology vol.27, no.22 ページ: 5202-5207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demonstration of 1000-times switching of a phase-change optical gate with Si wire waveguides
  • 著者名/発表者名: D.Tanaka, Y.Ikuma, Y.Shoji, M.Kuwahara, X.Wang, K.Kintaka, H.Kawashima, T.Toyosaki, H.Tsuda
  • 雑誌名: Electronics Letters 巻: (掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical spectrum control circuit using an arrayed-waveguide grating and tunable phase shifters
  • 著者名/発表者名: K.Kato, Y.Ikuma, H.Takahashi, T.Mizuno, H.Tsuda
  • 雑誌名: IEICE Electronics Express 巻: (掲載確定)
  • 査読あり
• [学会発表] 高分散時の狭帯域化を抑制したアレイ導波路回折格子型可変分散補償器の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊熊雄一郎
  • 学会等名: 2011年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Circulator-Free Reflection-Type Tunable Optical Dispersion Compensator Using Cascaded Arrayed-Waveguide Gratings (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Ikuma
  • 学会等名: European Conference and Exhibition on Optical Communication 2010
  • 発表場所: Torino, Italy
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Reversible Switching of an Optical Gate Using Phase-Change Material and Si waveguide (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Ikuma
  • 学会等名: Integrated Photonics Research, Silicon and Nano Photonics 2010
  • 発表場所: Monterey, USA
  • 年月日: 2010-07-25
• [学会発表] アレイ導波路回折格子と集積型多段樹脂レンズを用いた可変光分散補償器の試作 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊熊雄一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会 光エレクトロニクス研究会(10月)
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] Tunable optical dispersion compensator module using integrated multiple lenses in an arrayed-waveguide grating (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊熊雄一郎
  • 学会等名: European Conference and Exhibition on Optical Communication 2009
  • 発表場所: オーストリア・ウィーン
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] Si導波路と相変化材料を用いた小型の自己保持型2×2光スイッチ (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊熊雄一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会 光エレクトロニクス研究会(8月)
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2009-08-20
• [備考]
  • URL: http://www.tsud.elec.keio.ac.jp/research/
• [備考]
  • URL: http://www.tsud.elec.keio.ac.jp/scope/
• [産業財産権] 光分散補償器 (2011)
  • 発明者名: 伊熊、津田、高橋、水野
  • 権利者名: 日本電信電話株式会社、学校法人慶應義塾
  • 産業財産権番号: 2011-163567
  • 出願年月日: 2011-07-26
• [産業財産権] アレイ導波路回折格子型分散補償器 (2011)
  • 発明者名: 伊熊、津田、高橋、水野
  • 権利者名: 日本電信電話株式会社、学校法人慶應義塾
  • 産業財産権番号: 2011-163569
  • 出願年月日: 2011-07-26
• [産業財産権] 広帯域分散補償回路 (2011)
  • 発明者名: 伊熊、津田、高橋、水野
  • 権利者名: 日本電信電話株式会社、学校法人慶應義塾
  • 産業財産権番号: 2011-163555
  • 出願年月日: 2011-07-26
• [産業財産権] 波長選択スイッチ (2011)
  • 発明者名: 伊熊、津田、高橋、水野
  • 権利者名: 日本電信電話株式会社、学校法人慶應義塾
  • 産業財産権番号: 2011-238702
  • 出願年月日: 2011-10-31
• [産業財産権] 波長選択スイッチ (2011)
  • 発明者名: 伊熊、津田、高橋、水野
  • 権利者名: 日本電信電話株式会社、学校法人慶應義塾
  • 産業財産権番号: 2011-238703
  • 出願年月日: 2011-10-31
• [産業財産権] 導波路型光ゲートスイッチ (2010)
  • 発明者名: 津田、伊熊、田中、豊崎、庄司、金高、桑原、王、河島
  • 権利者名: 慶應義塾大学、産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 2010-264600
  • 出願年月日: 2010-11-29
• [産業財産権] 導波路型光保護素子及び導波路型光保護装置 (2010)
  • 発明者名: 津田、伊熊、田中、豊崎、庄司、金高、桑原、王、河島
  • 権利者名: 慶應義塾大学、産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 2010-281287
  • 出願年月日: 2010-12-17
• [産業財産権] 導波路型光ゲートスイッチ (2009)
  • 発明者名: 津田、斎木、伊熊、河島、金高
  • 権利者名: 学校法人慶應義塾独立行政法人産業技術総合研究所
  • 産業財産権番号: 2009-294323
  • 出願年月日: 2009-12-25