| 研究課題/領域番号 |
19K04508
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
來住 直人 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (10195224)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
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| キーワード | 多重コア光ファイバ / 微細構造光ファイバ / 固有モード解析 / 電磁界の境界条件 / ベクトルモード電磁界 / 波長分散特性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、光の経路のコアを複数設けて伝送容量増大を目指す多重コア光ファイバが実現されている。このような構造において、コア寸法とコア間の間隔を光の波長程度に小さくした「微細径密集コア光ファイバ構造」を本計画では取り上げる。寸法が光の波長程度となる光学素子は、大寸法の素子には見られない特異な特性を持つことが知られており、多重コア構造においても構造の微細化により、特異な光波伝搬特性を持つ可能性を秘めている。そこで本計画では、円周状に対称配置された多数の微細径コアを持つ光ファイバ構造の伝搬特性を精密に解析し、この構造が有する、通常の光ファイバでは実現困難な有用な特性の可能性を追求することを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
本計画においては、微小な径の複数コアが径10ミクロン程度の領域に密集して存在する光ファイバ構造の特性解明が目的である。今年度は、これらの構造の波長分散特性の解析を行い、通常の単一コア光ファイバとの特性の差異を検証した。さらに、3コア光ファイバにおける高次の結合モードの解析にも着手した。
まずはnコア及びn+1コア光ファイバの波長分散特性の解析を行った。それらの複数のコアが、通常の単一コア光ファイバのコア径程度の大きさの領域に分布している場合の波長分散特性を解析した。その結果、コア本数や中心コアの有無、微細コア間の間隔によらず波長分散特性には、単一コア光ファイバと大きな差異が生じないことが明らかになった。
これまでの解析は各コアの基本モードである直線偏波的なモード間の結合が対象であり、各コアの高次モード間の結合モードについての解析については全くなされていないため、まずはコア数の少ない3コア光ファイバの第一高次モード群の結合モードの解析に着手した。第一高次モード群には4種類の電磁界分布の異なるモードが存在し、各コアにはそれらのいずれかのモードに類似の電磁界が存在する事が予測されたが、コア間距離が小さい場合にはコア間結合が大きいため、電磁界と第一高次モード電磁界との関係の明確化が極めて困難であることがわかった。コア間距離が大きい場合には、各コアの電磁界は第一高次モード群のいずれかと概ね同様となるため、電磁界形状の識別は容易となるが、基本モード間の結合となる低次の結合モードと比較して、モードの分類が極めて複雑になることが判明した。そこで、電磁界の識別には、これまでの解析で導入された類似度係数(類似度指数)を導入することとした。また、多くのコアを含む構造の前に、最も単純な2コア光ファイバの特性を明らかにする事が重要でるため、2コア光ファイバ高次の結合モードの特性の解析に着手した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
円周上配置nコア構造及びn+1コア構造に対するベクトルモード電磁界解析と波長分散特性解析プログラムは既に完成し、各構造の特性の解析が可能となっている。しかしながら、当初の目的で中心に据えていた波長分散特性の解析を実施したところ、研究実績の概要に記載したように単一コア光ファイバと特性に大きな差異が無いことが判明した。そこで研究の方向を修正し、国内外を含めて未検討の、高次の結合モードの電磁界特性の解明を行うこととし、手始めに3コア光ファイバの高次の結合モードの解析に着手した。このような進捗状況を総合して、上記のように評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
円周上配置nコア及びn+1コアの二種類の微細径密集コアファイバ構造について、それらの高次の結合モードの特性を、電磁界解析によって行う。具体的には、単一コア光ファイバの第一高次モードであるLP11モード群の4個のモードからなる高次の結合モードのベクトルモード電磁界の解析を行い、周辺コア本数 n が n=2,3,4,5,6 の構造について、コア径やコア間距離、コアとクラッドの屈折率差などの特性パラメータと光の周波数が電磁界に及ぼす影響を解明する。
最終的には、円周上配置nコア光ファイバと円周上配置nコアに中心コアを含む光ファイバの二種の微細構造の電磁界の周波数特性を解析することで、微細径密集コア構造と、単一コア光ファイバや非微細多重コア構造等の従来の光ファイバ構造との特性の差異を明らかにし、受動素子として有用な特性の探索を行う。
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