| 研究課題/領域番号 |
19K11997
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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60100:計算科学関連
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| 研究機関 | 北見工業大学 |
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研究代表者 |
安井 崇 北見工業大学, 工学部, 准教授 (20403438)
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| 研究分担者 |
杉坂 純一郎 北見工業大学, 工学部, 准教授 (00599227)
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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 |
2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 光集積回路 / 最適設計 / 数値解析 / ビーム伝搬法 / 有限要素法 / 遺伝的アルゴリズム / astrophotonics / MMIカプラ / 石英光導波路 / カルコゲナイドガラス / 光エレクトロニクス / 石英平面回路 / 機械学習 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，超大容量光通信システムの実現に必要な高性能・広帯域な光集積回路を実現するために必要な光導波路型素子の自動最適設計手法の開発と、その並列・分散処理化を行う．このような素子を実現するために，設計者が与えた所望の入出力特性を実現し、かつその製造が容易な単純な形状を保ったまま高性能・広帯域な光集積回路を実現するために、機械学習に基づいた自動最適設計手法の実現を目指す。また、膨大な回数の数値解析を効率よく行うためにその並列・分散処理化も行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では以下の2つの成果を得た．一つ目は，弱導波光導波路型4x4多モード干渉(MMI)カプラを使用した光90度ハイブリッドの自動最適設計手法の開発である．石英光導波路を使用した素子の設計を行い，実用的な技術要件を満たす光90度ハイブリッドの実現が可能であることを示した．また，本最適化手法は並列計算環境で実行され，計算機5台使用時の並列化効率として0.78を達成している．
二つ目は，柱赤外域で動作するチャネル型カルコゲナイドガラス光導波路の単一モード動作条件の解明である．アストロフォトニクスにおける高性能な光集積回路の構成要素として有望視されているが，未解明だった導波特性を初めて明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
1．光90度ハイブリッドは次世代の超高速光通信システムの実現に不可欠な光回路素子である．これを石英光導波路型4x4多モード干渉(MMI)カプラで実現することで，シンプルかつ安価な素子の実現が期待できるがその設計は困難であった．本研究成果によって，実用的な性能を持つそしの設計が可能であることを示した．
2．天文学の分野で光集積回路を活用した高解像度な観測が行われ始め，より高性能な光集積回路の設計の必要性が高まっている．本研究ではその設計の基本となる光導波路の伝送特性を解明した．この情報は観測天文学の発展に有益であると考えられる．
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