| 研究課題/領域番号 |
19K05308
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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30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
姜 海松 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (00738049)
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| 研究分担者 |
浜本 貴一 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (70404027)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | モード合分波器 / 単一次元空間モード / スラブ導波路 / 空間単一次元モード / 単一次元モード / クロストーク / 空間モード / 合分波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、空間モード多重伝送の基盤技術であるモード合分波技術の空間モード多重度を飛躍的に増やすために、スラブ導波路を用いた位相制御型合分波器について検討し、単一次元空間モードを一括合分波できる動作原理を実験的に解明するとともに、100モード以上の空間モードを光学的に一括合分波できる集積デバイスの基礎技術の確立を目的とする。シミュレーションによる100モード以上の空間モードの合分波の基本動作原理について理論的に解析し、試作デバイスの合分波動作特性を評価することで、空間モード多重伝送への実用化の可能性を検証し、モードの多重度を飛躍的に向上する合分波基礎技術を確立する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、空間モード多重度を増加させるため、スラブ導波路を用いた単一次元空間モードの合分波集積デバイスを提案した。その基本動作原理を解明し、原理的に集光位置差が不十分なため、隣り合うモード間は-5dB以下のクロストークを得るのが困難であることを判った。強結合導波路構造を用いることで、導波路の曲げ部分のモード間のクロストークが5dB以上低減できることを実験的に検証した。3次元導波路による高精度直接結合技術の基礎検討として、機械学習手法を用いた導波路検知技術を提案・検証した。また、新たにナノピクセル構造を用いたモード合分波集積デバイスを検討し、基本的な機械学習の設計手法を確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
空間モード多重伝送の基盤技術であるモード合分波技術の空間モード多重度が少なく、モード多重度の飛躍的な向上が課題となっていた。本研究の検討より、スラブ導波路を用いた位相制御型合分波集積デバイスのモードの一括合分波の基本原理が明らかとなり、モード多重度の飛躍的な向上は実現できなかったが、空間モード合分波デバイスの研究開発において学術的に重要な知見が得られた。一方、本研究で検討した曲線導波路においてのモード間クロストーク低減手法、3次元導波路による高精度直接結合技術は、モード多重デバイスの技術発展に寄与することが期待できる。
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