| 研究課題/領域番号 |
22KJ0053
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| 補助金の研究課題番号 |
22J10511 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
中村 航大 北海道大学, 情報科学院, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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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 |
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 次世代光通信 / テラビットイーサネット / モード分割多重 / シリコンフォトニクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，データセンター等の短距離通信で利用される，光イーサネットの通信容量拡大を目指しています．これまでの光イーサネット規格では400Gbpsの通信容量でしたが，情報社会の発展に伴い，更に大容量な光通信規格の実現が求められています．従来，主に波長分割多重と呼ばれる，複数の波長にそれぞれ信号を乗せる技術を用いて通信容量を拡大していました．しかし，様々な理由から，波長分割多重のみでの通信容量拡大は限界に達しつつあります．そこで，新たな多重軸として，モード（導波路中を伝搬する光における音階のようなもの）の利用を提案し，その実現に必要な光学素子の設計を行っています．
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，モード分割多重技術を利用した次世代光通信システムの実現である．現在，光イーサネットの400G規格で利用されている波長利用方式を変更せずにテラビットスケールの光通信システムを実現するためには，最低でも3つの伝搬モードを多重可能なデバイスが必要となる．そこで本研究では， 3つのモードを多重可能なモード制御デバイスの実現を目指している．次世代光通信システムで利用するモード合波器においては、「小型かつ製造誤差に強い」ことが求められる。
2022年度において達成したのは、①製造誤差に強いモード合波器設計のための新設計理論の開発とその実験的検証、②光学素子自動最適設計のための新設計技術の開発の二つである。①に関しては国内学会での成果報告を行っており、②に関しては、論文誌での出版を行っている。本研究の最終目的は「小型かつ製造誤差に強いモード合波器」の実現であるが、①の達成により、残る達成課題は「素子の小型化」のみとなっている。素子の小型化に関しては、②で達成した自動最適化設計技術を利用することで達成できる見込みである。
①で提案している新たな設計理論に基づくと、非常に高性能な素子を設計できるが、設計パラメータも非常に多く、場合によっては設計パラメータの組み合わせが天文学的数字になる場合もある。そこで、②で達成したような自動設計技術による最適設計を取り入れることで、「小型かつ製造誤差に強いモード合波器」を現実的な設計時間で設計できると考えている。
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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
当初の予定では、2022年度内に試作と試作素子の実験的検証が完了している予定だったが、まだ実験的検証が完了していない。これは、研究室設備の不調や測定系の変更などより測定系を利用できる期間が短かったことと、試作素子の作成がやや遅れたことが原因である。
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| 今後の研究の推進方策 |
残る課題は、試作素子の実験的検証と、小型化のための自動設計技術の開発であるが、両方ともにすでに達成の目途はついており、このまま研究を進めることで完遂できると考えている。
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