音響・磁気光学導波路型波長選択光スイッチング集積回路およびWDM交換器の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14041207
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 後藤 信夫 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60170461)
• 研究分担者: 園田 潤 仙台電波工業高等専門学校, 助手 (30290696) ; 高橋 港一 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (10335101)
• キーワード: 情報通信工学 / 量子エレクトロニクス / 応用光学・量子光工学 / フォトニックネットワーク / 光スイッチ

研究概要

導波路型波長選択光スイッチング集積回路、交換器に関し検討を行い、良好な成果が得られた。
1.弾性表面波(SAW)-光相互作用による集積型スイッチ素子の検討
コリニア音響光学(AO)相互作用を用いた波長選択スイッチ素子において、スイッチングの消光比、波長選択性の改善、およびスイッチング動特性の評価のため、FDTD法によりスイッチングに伴う光波伝搬の解析を行った。SAWによる屈折率変化を0.01としたときのシミュレーションによって、素子の構成要素である相互作用領域、入力Y合波領域、出力Y分岐領域を一体とした素子の特性を明らかにした。導波路構成が対称な場合および非対称な場合を解析し、スイッチング機構は異なるがともにスイッチングできることを示した。また、屈折率変化が0.0005と実際の素子に近い値におけるシミュレーション手法としてセグメント領域分割と短パルス伝搬を用いる方法を検討し、光スイッチングのシミュレーションが可能であることを明らかにした。
2.マイクロ波静磁表面波(MSSW)-光相互作用による高速スイッチ素子の検討
MSSWによる磁気光学効果を用いたスイッチング素子としてGGG基板上のCeドープBi : YIG単結晶薄膜により***の大きいファラデー回転角が得られることを実験的に示し、その材料を用いた素子構成でのTE-TMモード変換特性を解析的に明らかにした。また、より制御効率を高めるとともにスイッチの集積化に適した構成としてMSSWを集東させて伝搬させるためのMSSW導波構造について検討を行った。
3.増幅素子の広帯域化とスイッチ素子・交換器との集積化の検討
Er-Yb共添加ガーネット結晶薄膜を用いた導波路型増幅素子について増幅特性のイオン濃度依存性を明らかにした。また、励起光と信号光の結合領域について方向性結合器型の構成を検討し、FDTD法によりシミュレーションを行った。より広帯域な光増幅が可能なラマン増幅素子をLiTaO_3基板上LiNbO_3結晶導波路を用いて検討した。増幅波長に対する位相整合を性格にとるため、電気光学効果を用いたハイブリッドモード結合特性を利用する方法について理論的に検討した。
WDMに対する波長選択的スイッチングについて、さらに理論的、実験的に検討する必要があるが、この成果をもとに、さらに高度な研究開発展開が可能になった。
なお、研究組織に以下の変更があった。
代表者:宮崎保光(工学部・教授;平成15年2月まで)、後藤信夫(平成15年2月から)
分担者:後藤信夫(平成15年2月まで)、増田忠弘(工学部・助手;平成14年9月まで)、佐々木秀記(工学部・教務職員;平成14年11月まで

研究成果

• [文献書誌] N.Goto, Y.Miyazaki, K.Takahashi: "Dynamic Characteristics Analysis of Wavelength-Division-Multiplexing Guided-Wave Separation Switch Using Acoustooptic Effect"Jpn.J.Appl.Phys.. (to be published). (2003)
• [文献書誌] G.Rodriguez, Y.Miyazaki: "Progressive Analysis of Electromagnetic Field by Parallel FDTD Algorithm for Big Urban Area 2-D Simulations"電気学会論文誌A. 122巻12号. 1031-1037 (2002)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Electromagnetic Analysis of Near Fields in Tapered Dielectric Waveguides by Spectral Function"PIERS 2003 (Progress In Electromagnetics Research Symposium), Singapore. 3P1.6 (2003)
• [文献書誌] Y.Miyazaki, T.Waga: "Photonic Band Characteristics in X-ray Waveguide Medium Consisting of Atomic Structures"PIERS 2003 (Progress In Electromagnetics Research Symposium), Singapore. 3P1.8 (2003)
• [文献書誌] Y.Miyazaki, N.Goto, K.Takei, K.Takahashi: "Dynamic Switching Characteristics of Waveguide Type Acousto-Optic Separator Using SAW for WDM System"Proc. of 2002 Asian-Pasific Microwave Conference (APMC2002), Kyoto. WEOF-80 (2002)
• [文献書誌] Y.Miyazaki, K.Takei: "Pulse Amplification Characteristics of Er-Yb Codoped Garnet Crystal Waveguide-Type Optical Amplifires"Proc. of 2002 Asian-Pasific Microwave Conference (APMS2002), Kyoto. THOF-76 (2002)
• [文献書誌] Y.Miyazaki, N.Goto: "Tunable Matrix Switches and Routers Consisting of Waveguide-Type Acousto-Optic Separators with SAW for WDM Systems"Proc. of 2002 IEEE Ultrasonics Symp., Munich, Germany. 3G-5 (2002)
• [文献書誌] Y.Miyazaki, G.Rodriguez: "A New FDTD Parallel Algorithm for Wave Propagation and Absorption on Big Urban Areas"EMC2002, Beijing. 2PA02 (2002)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Radio Wave Absorption Analysis of Coated Elliptic Cylinders with Lossy Magnetic Ferrite Films using Conformal Mapping Method"EMC2002, Beijing. (2002)
• [文献書誌] I.Murata, Y.Miyazaki: "Broadband Characteristics Design of Semi-Circle Type Bow-tie Antenna with Hole Slots Using FDTD Analysis"Proc. of International Symposium on Antennas and Propagation (ISAPi-02). 259-262 (2002)
• [文献書誌] T.Masuda, Y.Miyazaki: "Electromagnetic Scattering and Absorption of Conducting Elliptic Cylinder Coated with Lossy Ferrite Absorber"Proc. of International Symposium on Antennas and Propagation (ISAPi-02). 217-220 (2002)
• [文献書誌] G.Rodriguez, Y.Miyazaki: "Parallel Algorithm for Analysis of Electromagnetic Propagation in Big Urban Area and Impulse Response"Proc. of International Symposium on Antennas and Propagation (ISAPi-02). 536-539 (2002)
• [文献書誌] Y.Miyazaki, K.Takei: "Dynamic Characteristics of Integrated Optical Amplifiers Using Er-Yb Codoped Garnet Crystal Waveguide"PIERS 2002 (Progress In Electromagnetics Research Symposium), Cambridge, Massachusetts. 506 (2002)
• [文献書誌] Y.Miyazaki, K.Takahashi: "Statistical Analysis of Target Detection for Subsurface Radar Sensing of Buried Objects in Random Media"PIERS 2002 (Progress In Electromagnetics Research Symposium). Cambridge, Massachusetts. 381 (2002)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Mathematical Analysis of Electromagnetic Radiation and Leaky Fields from Tapered Optical Waveguides Using Conformal Mapping Method"PIERS 2002 (Progress In Electromagnetics Research Symposium), Cambridge, Massachusetts. 367
• [文献書誌] 宮崎保光: "電子情報通信のテクニカル・レビュー(光ファイバ通信の歩み)"風媒社. 44 (2003)