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光通信伝送容量飛躍的増加のための平面光波回路型光空間状態制御デバイスに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H01486
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関北海道大学

研究代表者

藤澤 剛  北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (70557660)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
キーワード光ファイバ通信 / モード分割多重 / 平面光波回路 / シリコンフォトニクス / 光デバイス
研究成果の概要

光通信大容量化のための平面型光空間状態制御デバイスに関する研究を行った。特に石英系光波回路を用いたモード分割多重通信用光デバイスを主な対象とし、申請者らが提案したスクランブル型モード合分波器について、低損失な6モード合分波器が構成可能であることを明らかにした。また、伝送路の中継点において損失や遅延の等価を行うモード交換器について、独自の設計技術である波面整合法を用いて、グレーティング型6モード交換器を考案し、実験によりその効果を実証した。さらには、上記波面整合法を回路中に不連続部がある場合にも適用できるように改良し、世界で初めての、波面整合法設計シリコン導波路型モード交換器を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

モード分割多重技術は、空間分割多重技術の一つであり、光通信に残された最後の多重化軸と言われている。従来の長距離通信のみならず、データセンタ内外などあらゆるところに光ファイバ通信が用いられ、その需要が伸び続けている現在、従来と異なる多重化軸で光伝送容量を増やすことは、学術的のみならず、必ず解決しなければならない社会的課題でもある。本研究では、モード分割多重通信を実現する上で必須となる基礎光デバイスを研究、考案し、それを実験により実証した。これらの成果は将来のモード分割多重通信実現のための基礎技術となると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 19件、 招待講演 7件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Low-loss and small 2×4λ multiplexers based on 2×2 and 2×1 Mach-Zehnder interferometers with on-chip polarization multiplexing for 400GbE2021

    • 著者名/発表者名
      T. Fujisawa, J. Takano, Y. Sawada, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology

      巻: 39 号: 1 ページ: 193-200

    • DOI

      10.1109/jlt.2020.3025369

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tunable broadband mode dividers based on wavelength insensitive coupler using thermo-optic effect for flexible modal power adjustment in MDM network2021

    • 著者名/発表者名
      K. Nakamura, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America B

      巻: 38 号: 3 ページ: 946-952

    • DOI

      10.1364/josab.415499

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Broadband and compact silicon mode converter designed using a wavefront matching method2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada, T. Fujisawa, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 28 号: 25 ページ: 38196-38205

    • DOI

      10.1364/oe.411769

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A design of small mode-dependent-loss scrambling-type mode (de)multiplexer based on PLC2020

    • 著者名/発表者名
      M. Shirata, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 28 号: 7 ページ: 9653-9665

    • DOI

      10.1364/oe.387890

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CMOS-compatible Si-wire polarization beam splitter based on wavelength-insensitive coupler2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada, T. Fujisawa, T. Sato, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 16 号: 8 ページ: 20181126-20181126

    • DOI

      10.1587/elex.16.20181126

    • NAID

      130007637020

    • ISSN
      1349-2543
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel Si four-wavelength multiplexer for 100/400GbE using higher-order mode composed of (a)symmetric directional couplers and TE1-TM0 mode converter2019

    • 著者名/発表者名
      T. Fujisawa, J. Takano, Y. Sawada, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 25 ページ: 36286-36296

    • DOI

      10.1364/oe.27.036286

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Proposal of Mach-Zehnder mode/wavelength multi/demultiplexer based on Si/Silica hybrid PLC platform2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kudo, S. Ohta, E. Taguchi, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      Optics Communications

      巻: 433 ページ: 168-172

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scrambling-type three-mode PLC multiplexer based on cascaded Y-branch waveguide with integrated mode rotator2018

    • 著者名/発表者名
      T. Fujisawa, Y. Yamashita, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology

      巻: 36 ページ: 1985-1992

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Si-based Mach-Zehnder wavelength/mode multi/demultiplexer for a WDM/MDM transmission system2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ohta, T. Fujisawa, S. Makino, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 26 ページ: 15211-15220

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A review on PLC-based two-mode multi/demultiplexer designed by wavefront matching method2018

    • 著者名/発表者名
      E. Taguchi, T. Fujisawa, Y. Yamashita, S. Makino, N. Hanzawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, F. Yamamoto, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E101-C ページ: 518-526

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of the wavefront matching method based on the 3-D finite-element method and its application to Si-wire mode converters2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada, T. Sato, T. Fujisawa, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology

      巻: 36 ページ: 3652-3659

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GeSn/SiGeSn multiple-quantum-well electroabsorption modulator with taper coupler for mid-infrared Ge-on-Si platform2018

    • 著者名/発表者名
      M. Akie, T. Fujisawa, T. Sato, M. Arai, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics

      巻: 24 ページ: 3400208-3400208

    • NAID

      120006482593

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] WFM法設計6モード交換器における導波路長依存性の調査2021

    • 著者名/発表者名
      朝間友一、菅原直人、藤澤剛、佐藤孝憲、森崇嘉、坂本泰志、今田諒太、松井隆、中島和秀、齊藤晋聖
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Experimental Demonstration of Broadband Silicon Mode Converter Designed by Wavefront-Matching Method2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada, T. Fujisawa, and K. Saitoh
    • 学会等名
      2020 Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO/QELS 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mode Amplitude and Phase Estimation using Multimode NFP by ANN2020

    • 著者名/発表者名
      N. Sugawara , T. Fujisawa, K. Nakamura, Y. Sawada, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 学会等名
      Optoelectronics and Communications Conference (OECC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrasmall two-mode dividers based on mosaic structure designed by direct-binary-search algorithm aided by artificial neural network2020

    • 著者名/発表者名
      T. Fujisawa and K. Saitoh
    • 学会等名
      Optoelectronics and Communications Conference (OECC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mode amplitude and phase estimation of NFP of six-mode FMF based on artificial neural network with the help of grey-wolf-optimizer2020

    • 著者名/発表者名
      N. Sugawara , T. Fujisawa, K. Nakamura, Y. Sawada, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 学会等名
      46th European Conference and Exhibition on Optical Communication (ECOC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械学習による新規光デバイスの創生2020

    • 著者名/発表者名
      藤澤剛
    • 学会等名
      2020年北海道ICT研究成果社会実装Webマッチング
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Proposal of PLC 6-mode-selective photonic lantern mode multiplexer2020

    • 著者名/発表者名
      H. Wang, Y. Sawada, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] PLC型6モード交換器の接続における最適FMF構造の検討2020

    • 著者名/発表者名
      朝間友一、菅原直人、藤澤剛、佐藤孝憲、坂本泰志、松井隆、中島和秀、齊藤晋聖
    • 学会等名
      令和2年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Low-loss silicon 2テ?4ホサ multiplexers composed of on-chip polarization-splitter-rotator and 2テ?2 and 2テ?1 Mach-Zehnder filters for 400GbE2020

    • 著者名/発表者名
      J. Takano, T. Fujisawa, Y. Sawada, and K. Saitoh
    • 学会等名
      Optical Fiber Communication Conference (OFC)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wavefront-matching-method-designed six-mode-exchanger based on grating-like waveguide on silica-PLC platform2020

    • 著者名/発表者名
      T. Fujisawa, T. Sakamoto, M. Miyata, T. Matsui, T. Hashimoto, R. Kasahara, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 学会等名
      Optical Fiber Communication Conference (OFC)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A tunable mode divider based on wavelength insensitive coupler using thermo-optic effect for gain-equalization in MDM network2020

    • 著者名/発表者名
      K. Nakamura, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 学会等名
      Optical Fiber Communication Conference (OFC)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ニューラルネットワークによるモザイク型モードディバイダの特性学習2020

    • 著者名/発表者名
      白田幹、藤澤剛、齊藤晋聖
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 熱光学効果を利用したWINC型チューナブルモードディバイダ2020

    • 著者名/発表者名
      中村航大、藤澤剛、坂本泰志、松井隆、中島和秀、齊藤晋聖
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 2×2/2×1 マッハ・ツェンダーフィルタとオンチップ偏波分離回転子を用いた低損失400GbE 用シリコン2 × 4 波長合波器の作製2020

    • 著者名/発表者名
      高野純矢、藤澤剛、澤田祐甫、齊藤晋聖
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Epitaxial design of GeSn quantum wells for optoelectronic applications2019

    • 著者名/発表者名
      ?サソT. Fujisawa, M. Arai, and K. Saitoh
    • 学会等名
      2019 IEEE Photonics Society Summer Topicals Meeting Series
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Design of Low MDL Scrambling-type PLC 6-mode Multiplexer2019

    • 著者名/発表者名
      M. Shirata, M. Kudo, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 学会等名
      Optoelectronics and Communications Conference (OECC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3-Mode PLC-Based Mode Dependent Loss Equalizer in MDM Transmission2019

    • 著者名/発表者名
      N. Sugawara, M. Kudo, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 学会等名
      Optoelectronics and Communications Conference (OECC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultra-Robust Design of Mode (De)Multiplexer Based on Asymmetrical Directional Coupler Using Wire and One-Side Rib Waveguides2019

    • 著者名/発表者名
      T. Sato, T. Fujisawa, and K. Saitoh
    • 学会等名
      Optoelectronics and Communications Conference (OECC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Ultrasmall Silicon Waveguide Lenses Designed by Wavefront-Matching Method2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada, T. Fujisawa, and K. Saitoh
    • 学会等名
      16th International Conference on Group IV Photonics (GFP)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A design of PLC-based 6-mode exchanger in mode division multiplexed transmission2019

    • 著者名/発表者名
      M. Shirata, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 学会等名
      IEEE Photonics Conference (IPC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Broadband PLC-type Mode Converter Designed by Wavefront Matching Method2019

    • 著者名/発表者名
      M. Shirata, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 学会等名
      The 24th Microoptics Conference (MOC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 最適化手法を用いた空間分割多重通信向け光導波路デバイスの研究2019

    • 著者名/発表者名
      藤澤剛、齊藤晋聖
    • 学会等名
      第152回微小光学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 最適化手法を用いたモード分割多重通信向け光導波路デバイスの研究2019

    • 著者名/発表者名
      藤澤剛、澤田祐甫、齊藤晋聖
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シリコンフォトニクスによる高次モードを用いた 低損失かつ高トレランス100/400GbE 用4 波長合波器2019

    • 著者名/発表者名
      高野純矢、藤澤剛、澤田祐甫、坂本泰志、松井隆、中島和秀、齊藤晋聖
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] データセンタ間通信におけるSDM 技術の適用可能性2019

    • 著者名/発表者名
      齊藤晋聖、藤澤剛
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Low-loss and Fabrication-tolerant Si Four-wavelength Multiplexer Using Higher-order Mode for 100/400GbE2019

    • 著者名/発表者名
      J. Takano, T. Fujisawa, T. Sato, Y. Sawada, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 学会等名
      Optical Fiber Communication Conference (OFC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First Experimental Demonstration of Wavefront-matching-method-designed Silicon Mode Converters2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada, T. Fujisawa, T. Sato, and K. Saitoh
    • 学会等名
      Optical Fiber Communication Conference (OFC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Broadband Mode Divider with Arbitrary Branching Ratio Based on Wavelength-insensitive Coupler2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kudo, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 学会等名
      Optical Fiber Communication Conference (OFC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 波面整合法設計モード変換器の試作2019

    • 著者名/発表者名
      澤田祐甫、佐藤孝憲、藤澤剛、齊藤晋聖
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A Broadband Silicon Two-Mode Multiplexer Designed by Wavefront Matching Method2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Sawada, T. Sato, T. Fujisawa, and K. Saitoh
    • 学会等名
      OptoElectronics and Communications Conference (OECC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PLC-based Mode Controlling Devices for Mode-Division-Multiplexing2018

    • 著者名/発表者名
      T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, and K. Saitoh
    • 学会等名
      OptoElectronics and Communications Conference (OECC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] モード分岐デバイス2019

    • 発明者名
      坂本泰志、松井隆、辻川恭三、中島和秀、藤澤剛、齊藤晋聖
    • 権利者名
      坂本泰志、松井隆、辻川恭三、中島和秀、藤澤剛、齊藤晋聖
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-033764
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] モード間損失差補償デバイス2019

    • 発明者名
      坂本泰志、松井隆、辻川恭三、中島和秀、藤澤剛、齊藤晋聖
    • 権利者名
      坂本泰志、松井隆、辻川恭三、中島和秀、藤澤剛、齊藤晋聖
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-047666
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] モード交換器2018

    • 発明者名
      坂本泰志、松井隆、辻川恭三、中島和秀、藤澤剛、齊藤晋聖
    • 権利者名
      坂本泰志、松井隆、辻川恭三、中島和秀、藤澤剛、齊藤晋聖
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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