メタマテリアル構造を用いたTHz帯光変調デバイスの開発

• 研究課題/領域番号: 15H03994
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 村田 博司 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20239528)
• 研究分担者: 塩見 英久 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00324822)
• 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: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: 高速光変調 / メタマテリアル / 電気光学効果 / マイクロ波フォトニクス / 走行時間効果 / テラヘルツ / マイクロ波・ミリ波フォトニクス / テラヘルツ波

研究成果の概要

マイクロ波・ミリ波からTHz帯で動作するメタマテリアル構造を用いて、無線信号で光を変調する高速光変調デバイスの解析・設計・試作・評価実験を行った。基板には z-cut ニオブ酸リチウムを用いた。光導波路の作製にはアニールプロトン交換法を、金属パターン作製には蒸着・リフトオフ法を、3次元メタマテリアル構造の作製には基板貼合法を用いた。
試作したメタマテリアル構造光変調デバイスの光導波路に1550nm帯のレーザー光を入射した状態で上部から無線信号を照射したところ、無線信号によって生成された光変調サイドバンドを確認した。新しい3次元メタマテリアル構造光変調デバイスの基本動作実験に成功した。

研究成果

• [国際共同研究] デュイスブルグ・エッセン大学/コーニング社・ベルリン研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] ケント大学(英国)
• [国際共同研究] エクザテル社(ポーランド)
• [雑誌論文] Pre-Equalizing Electro-Optic Modulator Utilizing Polarization-Reversed Structures of Ferro-Electric Crystal (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murata, Tomohiro Ohno, Takayuki Mitsubo, and Atsushi Sanada
  • 雑誌名: IEICE Trans on Electronics 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Array-antenna-electrode electro-optic modulators for millimeter-wave radio-over-fiber systems (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murata, Toshiyuki Inoue, Yuuki Matsukawa, Hironori Aya, Takashi Ikeda, Yasuyuki Okamura
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 10128, Broadband Access Communication Technologies XI 巻: 1012809 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1117/12.2253586
  • 査読あり
• [学会発表] Array-antenna-electrode electro-optic modulators for millimeter-wave radio-over-fiber systems (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murata, Toshiyuki Inoue, Yuuki Matsukawa, Hironori Aya, Takashi Ikeda, Yasuyuki Okamura
  • 学会等名: SPIE 10128
  • 発表場所: サンフランシスコ（米国）
  • 年月日: 2017-01-28
  • 国際学会
• [学会発表] Advanced Photonic Devices for Next Generation Millimeter-Wave Wireless Network in Dense User Environment (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murata
  • 学会等名: CLEO-PR/OECC/PSG 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Millimeter-Wave-Band Optical Single-Sideband Modulator Using Array-Antenna-Electrode and Polarization-Reversed Structures (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Matsukawa, Toshiyuki Inoue, Hiroshi Murata, Atsushi Sanada
  • 学会等名: CLEO-PR/OECC/PSG 2017
  • 国際学会
• [学会発表] メタサーフェス構造を用いた100 GHz 帯電気光学無線-光変換デバイス (2016)
  • 著者名/発表者名: 末成信宏, 村田博司, 岡村康行
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Electro-Optic Modulator Using Meta-Surface Structure for 100 GHz-Band Wireless Signals (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Suenari, Hiroshi Murata, Yasuyuki Okamura
  • 学会等名: The 11th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2015-08-24
  • 国際学会