| 研究課題/領域番号 |
19H02186
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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 |
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研究代表者 |
横田 信英 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (00734542)
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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 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
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| キーワード | 面発光レーザ / スピン偏極 / ベクトル変調 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
コストや消費電力に厳しい要求が課せられる短距離光通信において、周波数利用効率の高いベクトル変調方式（光の振幅と位相を制御する方式）の導入が求められている。本研究では、面発光レーザに電流注入する電子のスピン偏極（上向き or 下向き）を制御する特殊な変調法を活用することで、面発光レーザからベクトル変調光を直接生成する技術を開発する。また、本技術によって光通信と無線通信を融合させる手法を開発する。
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| 研究成果の概要 |
光の振幅と位相を両方制御するベクトル変調方式は複素平面上に信号点を高密度に配置することが可能であり、次世代の大容量コヒーレント光通信において不可欠なものである。本研究では、外部光に注入同期された面発光レーザ内のスピン偏極電子密度を制御することでベクトル変調光を出力できることを理論的に明らかにし、その実験的評価に必要となる面発光レーザの光変調による微小な応答波形の観測を実現した。また、面発光レーザのスピン偏極電子密度変調に基づく簡便な光ファイバ無線伝送用光源とコヒーレント光通信用高機能局発光源を提案・実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光通信等で用いられる通常の半導体レーザでは電流注入される電子の密度のみが変調され、電子の有するスピン偏極状態の自由度は制御されない。本研究は半導体レーザにおける注入電子のスピン偏極度を高速に変調することが通常の半導体レーザの高速動作限界を突破する切り口になることを明らかにしたものであり、今後の光通信の大容量化や次世代無線通信技術（Beyond 5G）の発展に貢献するものである。
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