| 研究課題/領域番号 |
19J15449
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
雛倉 陽介 横浜国立大学, 工学府, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | シリコンフォトニクス / フォトニック結晶 / 光変調器 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年のクラウドサービスの普及に伴い，短距離光通信のための高速な小型シリコン (Si) 光変調器の研究開発が急務になっている．本研究はナノメートル程度の微細な周期構造である，フォトニック結晶が生み出す，伝搬の遅い光，スローライトを利用した「フォトニック結晶光変調器」の高速化を目指すものである．スローライトは光と物質の相互作用を強める効果があり，変調器のサイズを通常のおよそ1/10にすることができる．一方でスローライトと変調に用いる電気信号の位相のずれが動作速度を低下させることが分かっている．この対策として，電気信号の位相を制御するメアンダライン電極や分割電極を導入し，高速化を図る．
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| 研究実績の概要 |
本年度はメアンダライン電極付きフォトニック結晶導波路 (Si PCW) 光変調器に4値パルス振幅変調 (PAM4) を適用することにより，ビットレートのさらなる向上を試みた．実験に用いたのは，50, 56, 64 Gbpsのオンオフ変調アイパターンが得られた，終端抵抗20 Ωのデバイスである．またパルスパターン発生器と3-bitデジタルアナログ変換器，クロック信号発生器を用いてPAM4信号を生成し，パッシブイコライザで信号生成回路とケーブル伝送で生じる信号品質の劣化を事前補償したのち，RF増幅器で電圧振幅をVpp = 3.5 Vに増幅した．この信号でデバイスを駆動し，非同期式光サンプリングオシロスコープでアイパターンを観測した．その結果，ビットレート56 Gbpsに相当するシンボルレート28 Gbaudで明瞭なアイ開口が得られた．シンボルレートを増加させるとシグナル対ノイズ比が低下したが，100 Gbpsに相当する50 Gbaudでもアイ開口が維持された．PAM4信号の伝送品質はビット誤り率 (BER) で表される．観測された信号の強度ヒストグラムに対して4つのガウス分布でフィッティングをして，各曲線の重なりからBERを推定した．その結果25 Gbaudまでは前方誤り訂正 (FEC) 以下の低いBERが観測された．本実験では周波数応答の事前補償を信号生成回路までにとどめており，デバイスと検出に用いた光サンプリングオシロスコープの周波数応答は補償していない．それらを含めた系全体の応答を補償すれば，より高いシンボルレートでもFEC限界を下回るBERが得られる可能性がある．これらの成果により，ビットレートを大きく改善するPAM4変調のSi PCW光変調器への適用の可能性を示した．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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