研究課題/領域番号 |
19H02185
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研究種目 |
基盤研究(B)
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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
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研究機関 | 東北大学 |
研究代表者 |
八坂 洋 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (50509099)
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研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
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キーワード | 半導体レーザ / 狭線幅 / 高速変調 / 周波数雑音 / 位相雑音 / 光負帰還 / 狭線幅光源 / 低位相雑音光源 / 光負帰還法 / 高速変調光源 |
研究開始時の研究の概要 |
次世代光-無線融合通信システムや高精度光計測システムの高性能化・高機能化を牽引する光源技術となる、独自技術である光負帰還技術を駆使した広い周波数領域で低位相雑音特性を有する小型超狭線幅半導体レーザ光源の実現を目指す。 本光源の実現へ向け、光子共鳴効果を誘起する外部共振器と高周波数領域の変調応答特性制御を可能とする混合変調機構を導入することで周波数変調帯域を飛躍的に拡大した超高速直接変調半導体レーザ光源を実現し、その応答特性の実験的検証と超高速動作実証を目指すとともに、光負帰還技術との融合を図ることで小型な広帯域低位相雑音半導体レーザ光源を実現する。
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研究成果の概要 |
全共振器長が595 umの混合変調半導体レーザが80 GHzに迫る(~78 GHz)応答帯域を有することを実証した。本混合変調半導体レーザに光負帰還法を適用して位相雑音低減を行うことで、位相雑音低減帯域が1桁程度拡大できることを明らかにした。また、混合変調半導体レーザの共振器長短尺化で、小信号E/O応答帯域を130 GHz以上に拡大でき、100 Gbit/s NRZ信号による動的単一モード動作が可能であることを数値解析で明らかにした。さらに、狭線幅光負帰還半導体レーザ光源のFMCW方式LiDARシステムへの適用性を明らかにした。
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
簡便な構成で半導体レーザの発振スペクトル線幅の狭窄化(位相雑音低減)が可能な光負帰還法と周波数変調帯域の拡大が可能な混合変調半導体レーザを組み合わせることで広帯域位相雑音低減を実現した半導体レーザ光源が実現できることを明確にしたことは学術的意義の高い成果である。また実現困難とされてきたサブTbit/s NRZ信号で動的単一モード動作可能な半導体レーザの実現可能性を明確化したことも学術的意義の高い成果である。本成果によってコンパクトで超高速動作可能な半導体レーザを安価に提供できる可能性があり、光通信システムのコスト低減へ大きく貢献できる等、社会的意義の高い成果が得られた。
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