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

2001 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: 導波型光変調器 / SSB変調 / ドメイン反転 / 擬似速度整合 / 進行波型電気光学変調器 / 光周波数シフタ / 光導波路 / タンタル酸リチウム

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、数十GHz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
昨年度の研究成果を基にしてデバイスの動作解析を進めて、設計手法をほぼ確立した。特に、分極反転構造を等周期ではなく非周期にして、反転領域、非反転領域の長さを調節すれば、変調動作帯域を大幅に拡大できることを見出した。解析に基づき、このような広帯域動作デバイス(中心周波数15GHz、3dB帯域幅20GHz)の設計を行なった。
2.デバイスの試作
設計した等周期・非周期分極反転構造デバイスをそれぞれ試作した。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。変調電極はAlを用いて作製した。
3.動作実験
掃引型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スペクトルを観測したところ、設計周波数15GHz付近で良好なSSB光変調動作/光周波数シフタ動作が得られた。試作デバイスの周波数特性およびDCバイアス電圧に対する動作特性は設計値と良く一致した。これらのことから、提案したデバイスの基本動作を実証することに成功した。

研究成果

• [文献書誌] Hiroshi Murata: "Optical pulse generation by using quasi-velocity-matched guided-wave electrooptic phase modulator"Optical and Quantum Electronics. Vol.33. 785-794 (2001)
• [文献書誌] Hiroshi Murata: "Quasi-velocity-matched guided-wave optical modulator with resonan electrodes for integrated ultrashort pulse generators"Proceedings of the Conference on Lasers and Electro-Optics 2001(CLEO2001). 1・1. 442-443 (2001)
• [文献書誌] Hiroshi Murata: "Novel electrooptic SSB modulator/optical frequency shifter using periodically domain-inverted structure"Proceedings of the 4th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Opiles(CLEO/Pacific Rim2001). 1・1. 106-107 (2001)
• [文献書誌] Hiroshi Murata: "Electrooptic SSB modulator/optical frequency shifter by using periodically domain-inverted structure with a spatial shift"Proceedings of the 8th Microoptics Conference(MOC'01). 1・1. 202-205 (2001)
• [文献書誌] Hiroshi Murata: "Guided-wave electrooptic LiTaO_3 modulators using domain-inverted structure"Proceedings of the 2nd International Laser, Lightwave and Microwave Conference(ILLMC2001). 1・1. 133-135 (2001)
• [文献書誌] Hiroshi Murata: "Novel guided-wave single-sideband electrooptic modulators by using periodically domain-inverted structuer"Proceedings of the Conference on Lasers and Electro-Optics 2002(CLEO2OQ2). (To be published). (2002)