偏波状態を利用した半導体光集積回路の開発と光通信応用

• 研究課題/領域番号: 15H03985
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 種村 拓夫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90447425)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2017年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2016年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: 光集積回路 / 偏波 / 応用光学・量子光工学 / 光物性 / 半導体超微細化 / フォトニックネットワーク / 情報通信工学 / 偏光制御 / 光通信 / 半導体集積フォトニクス / 偏波制御 / 光通信システム

研究成果の概要

本研究では，半導体光集積回路内で光の偏波状態を自在に制御・検出する技術を実現し，一連の偏波処理光集積回路を創製することを目的とした．インジウムリン（InP）基板上にハーフリッジ型偏波変換素子と量子井戸型変調器や受光素子をモノリシックに集積することで，小型かつ高効率な偏波変調素子と偏波アナライザが実現できることを提案し，素子の試作と実証に成功した．さらに，これらの素子を用いることで，高速な多値ストークスベクトル変調信号を復調できることを実証した．これらの技術は，次世代の光通信システムをはじめとし，光センシング，量子演算など，多様な分野への応用が期待される．

研究成果

• [雑誌論文] Monolithic InP Stokes Vector Receiver With Multiple-Quantum-Well Photodetectors (2018)
  • 著者名/発表者名: Suganuma Takahiro、Ghosh Samir、Kazi Mohiyuddin、Kobayashi Ryoma、Nakano Yoshiaki、Tanemura Takuo
  • 雑誌名: Journal of Lightwave Technology 巻: 36 号: 5 ページ: 1268-1274
  • DOI: 10.1109/jlt.2017.2780905
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decoding of Multilevel Stokes-Vector Modulated Signal by Polarization-Analyzing Circuit on InP (2018)
  • 著者名/発表者名: Ghosh Samir、Tanemura Takuo、Kawabata Yuto、Katoh Kazuhiro、Kikuchi Kazuro、Nakano Yoshiaki
  • 雑誌名: Journal of Lightwave Technology 巻: 36 号: 2 ページ: 187-194
  • DOI: 10.1109/jlt.2018.2791623
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-Speed Carrier-Injection-Based Polarization Controller With InGaAlAs/InAlAs Multiple-Quantum Wells (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazi Mohiyuddin、Ghosh Samir、Sodabanlu Hassanet、Suzuki Kentaro、Sugiyama Masakazu、Tanemura Takuo、Nakano Yoshiaki
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters 巻: 29 号: 22 ページ: 1951-1954
  • DOI: 10.1109/lpt.2017.2757526
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization-analyzing circuit on InP for integrated Stokes vector receiver (2017)
  • 著者名/発表者名: Ghosh Samir、Kawabata Yuto、Tanemura Takuo、Nakano Yoshiaki
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 25 号: 11 ページ: 12303-12303
  • DOI: 10.1364/oe.25.012303
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] InPモノリシック集積偏波制御回路 (2016)
  • 著者名/発表者名: 種村拓夫, 中野義昭
  • 雑誌名: 電子情報通信学会和文論文誌C 巻: J99-C ページ: 373-381
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] InP 集積ストークスベクトル直接検波受信器 (2018)
  • 著者名/発表者名: 種村拓夫, 菅沼貴博, ゴッシュ・サミール, 中野義昭
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 招待講演
• [学会発表] 光集積偏波アナライザの開発とストークス空間を活用した大容量光通信への展開 (2018)
  • 著者名/発表者名: 種村拓夫，菅沼貴博, ゴッシュ・サミール，中野義昭
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第38回年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] Experimental investigation of QCSE-based Stokes vector modulator on InP (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Kazi, S. Ghosh, M. Sugiyama, T. Tanemura, Y. Nakano
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春期術講演会
• [学会発表] 1.3μm帯光送信器に向けたInP集積偏波多重回路の設計 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菅一輝, 中野義昭, 種村拓夫
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春期術講演会
• [学会発表] 偏波依存位相シフタを挿入したInGaAsP/InPハーフリッジ導波路型偏波変換器の作製誤差耐性に関する検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大川幸祐, 菅沼貴博, 小林竜馬, 種村拓夫, 中野義昭
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
• [学会発表] Fully integrated Stokes vector receiver with MQW-based photodetectors on InP (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Suganuma, S. Ghosh, R. Kobayashi, Y. Nakano, and T. Tanemura
  • 学会等名: European Conference on Optical Communication (ECOC’17)
  • 国際学会
• [学会発表] Monolithic polarization controller with InGaAlAs/InAlAs multiple-quantum-well phase shifter (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Kazi, S. Ghosh, H. Sodabanlu, T. Tanemura, and Y. Nakano
  • 学会等名: Compound Semiconductor Week (CSW’17)
  • 国際学会
• [学会発表] Simple direct-detection-based Stokes vector receiver circuit on InP (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Ghosh, T. Tanemura, Y. Kawabata, K. Katoh, K. Kikuchi, and Y. Nakano
  • 学会等名: Optical Fiber Communication Conference (OFC’17)
  • 国際学会
• [学会発表] 集積フォトニクスによる偏波操作／ユニタリ光変換回路 (2017)
  • 著者名/発表者名: 種村拓夫, 中野義昭
  • 学会等名: 電子情報通信学会 集積光デバイスと応用技術時限研究専門委員会(IPDA)
  • 招待講演
• [学会発表] 多重量子井戸光検出器を集積したInP ストークスベクトル受信回路 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菅沼貴博, ゴッシュ・サミール, カズィ・モヒユディン, 小林竜馬, 中野義昭, 種村拓夫
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
• [学会発表] InAlAs エッチストップ層を導入したInP/InGaAsP ハーフリッジ導波路型偏波変換器の設計と試作 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林竜馬, ハッサネット・ソダーバンル, 杉山正和, 中野義昭, 種村拓夫
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
• [学会発表] Polarization manipulation in monolithic InP-based PICs (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Tanemura and Y. Nakano
  • 学会等名: Integrated Photonics Research, Silicon and Nano-Photonics (IPR)
  • 発表場所: バンクーバー
  • 年月日: 2016-07-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Polarization manipulation in monolithic InP-based PICs (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Tanemura and Y. Nakano
  • 学会等名: Integrated Photonics Research, Silicon and Nano-Photonics (IPR)
  • 発表場所: バンクーバー（カナダ）
  • 年月日: 2016-07-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Integrated Stokes vector analyzer on InP (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Ghosh, Y. Kawabata, T. Tanemura, and Y. Nakano
  • 学会等名: 21st OptoElectronics and Communications Conference / International Conference on Photonics in Switching (OECC/PS 2016)
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] InPモノリシック集積偏波アナライザの提案と試作 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川端祐斗, 種村拓夫, 中野義昭
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] InP polarization-manipulating circuits (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Tanemura
  • 学会等名: 21st OptoElectronics and Communications Conference / International Conference on Photonics in Switching (OECC/PS 2016)
  • 発表場所: 新潟
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 光集積回路における偏光制御とストークス空間を活用した近距離多値光通信 (2016)
  • 著者名/発表者名: 種村拓夫
  • 学会等名: エイトラムダフォーラム2016
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] Design and experimental investigation of monolithic polarization controller with InGaAlAs/InAlAs multiple quantum wells (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki, Y. Kawabata, T. Tanemura, and Y. Nakano
  • 学会等名: International Conference on Photonics in Switching (PS’15)
  • 発表場所: フィレンツェ（イタリア）
  • 年月日: 2015-09-22
  • 国際学会
• [学会発表] InGaAlAs/InAlAs多重量子井戸を用いたキャリア注入型偏波制御器の設計と予備検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健太郎, 川端祐斗, 種村拓夫, 中野義昭
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2015-09-08