研究概要 |
2次元フォトニック結晶(PC)導波路を用いた光集積回路の構築では,曲がり・分波・合波・交差などの非直線部分の反射を抑え,広帯域・平坦な透過特性が望まれる.トポロジー最適化(TO)法は,所望の特性を得るように,設計領域の屈折率分布を最適化する自動設計手法である.本研究では,交差,曲がり,Y分岐などPC導波路の基本的な構成要素に対してTO法を適用し,導波特性の改善を試みた. 本年度は,方向性結合器(DC)と波長選択性Y分岐導波路を試作・評価し,TO設計の有効性を検証した.素子は半導体微細加工技術により,GaAs層をコアとするエアブリッジ型2次元PCスラブ導波路を作製した.DCの曲がり部分にTO設計を適用することで,直線導波路と同等の透過率・帯域でDCの良好な結合特性を確認した.また,対称マッハツェンダー型光スイッチの非線形アームへ,異なる波長の光を異なる経路から導くためのY分岐路の検討を行った.波長選択性を有するY分岐導波路のTO設計を行い,試作・光学評価により直線と同等の透過率・帯域で動作することを確認した.これらの成果は,前年度の成果-直線と同等の透過特性を有するTO曲がり導波路および高透過率・低クロストークのTO交差導波路-と共に,PC導波路を用いた全光スイッチやフリップフロップ素子など全光デジタル処理用素子の高性能化に貢献するものと期待される.
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