位相シフト周期分極反転構造を利用した導波型SSB光変調器/光周波数シフタの研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12750297
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 村田 博司 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 講師 (20239528)
• キーワード: 光変調器 / SSB変調 / ドメイン反転 / 光導波路 / SSB光変調器 / 光周波数シフタ / 光集積回路 / 電気光学効果

研究概要

本研究は、研究代表者が考案した新しい位相シフト周期分極反転構造電気光学変調器を用いて、数10GHzオーダの非常に高い周波数で動作する、小型で、高性能な、新しいSSB(Single Side Band)光変調器/光周波数シフタを実現することを目的とする。このデバイスは、
[1]超高速動作(〜100GHz)
[2]小型、安定、低電力駆動(〜100mW)
[3]電極構成がシンプルな進行波電極のみである(給電、駆動回路の制約なし)という優れた特長を持つものである。本年度は、下記の研究成果を得た。
1.SSB光変調器/光周波数シフタの動作解析と設計
基板としては、z-cutニオブ酸リチウム、あるいはz-cutタンタル酸リチウムを用いて、デバイスの構造としてはマッハツェンダー型導波路と非対称コプレーナ電極を用いた場合について、デバイスの動作解析を行い、駆動変調周波数と光波長に対する最適な分極反転の周期を求めてデバイスの設計を行なった。
2.デバイスの試作
設計に基づいてデバイスを試作した。可視光での動作を考えて基板にはタンタル酸リチウムを用いた。分極反転構造の作製にはパルス電圧印加法を、光導波路の作製はプロトン交換法を用いた。変調電極の材料にはAlを用いた。設計光波長は650nm、設計駆動周波数は15GHzとした。
3.動作実験
スキャンニングファブリーペロー干渉計を用いて試作デバイスからの変調光のスペクトルを観測したところ、設計周波数15GHz付近でSSB光変調動作を確認することができた。

研究成果

• [文献書誌] Hiroshi MURATA: "Quasi-velocity-matched LiTa O_3 guided-wave optical phase modulator for integrated ultrashort optical pulse generators"Electronics Letters. 36・17. 1459-1460 (2000)
• [文献書誌] Hiroshi MURATA: "Optical Pulse Generation by Electrooptic Modulation Method and its Application to Integrated Ultrashort Pulse Generators (Invited Paper)"IEEE Journal of Selected Topics of Quantum Electronics . 6・6. 1325-1331 (2000)
• [文献書誌] Hiroshi MURATA: "Optical Pulse generation by Using Quasi-Velocity-Matched Guided-Wave Electrooptic Phase Modulator"Optical and Quantum Electronics. 33・4. (2001)
• [文献書誌] Hirochi MURATA: "Quasi-Velocity-Matched Guided-Wave Optical Modulator for Integrated Ultrashort Pulse Generators"Proceedings of Conference on Lasers and Electro-Optics 2000(CLEO2000). 1・1. 473 (2000)
• [文献書誌] Hiroshi MURATA: "Optical Synthesis by using Quasi-Velocity-Matched LiTaO_3 Guided-Wave Optical Phase Modulators"Proceedings of the 7th International Workshop on Femtosecond Technology (FST2000). 1・1. 108 (2000)
• [文献書誌] Hiroshi MURATA: "Quasi-Velocity-Matched LiTaO_3 Guided-Wave Optical Phase Modulator with Resonant Electrodes for Ultrashort Optical Pulse Generation"Proceedings of the International Topical Workshop on Contemporary Photonic Technologies (CPT2001). 1・1. 103-104 (2001)