分極反転光変調技術を用いた高性能無線信号-光信号変換デバイスの開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360170
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 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, 准教授 (20239528)
• 研究分担者: 塩見 英久 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教 (00324822)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: アンテナ電極光変調器 / 分極反転 / Radio-Over-Fiber / 光集積回路 / 電気光学効果 / 空間多重無線通信 / パッチアンテナ / ミリ波

研究概要

本研究では、"強誘電体の分極反転構造を利用した高速電気光学変調技術"を用いることにより、複数の無線信号を同時に受信し、かつ、到来方向ごとに分離して光信号に変換することのできる"高性能無線信号-光信号変換デバイス"を開発した。このデバイスは、
・複数の無線信号を同時に受信して入射角度に応じて異なる光信号に分離可能
・低誘導かつ低雑音、小型軽量で低消費電力
・大容量空間多重無線通信システムへの適用が容易
という優れた特長を持つものである。ミリ波40GHz帯で動作するデバイスの動作解析、設計、試作実験を行い、その基本動作確認実験に成功した。隣接する空間多重チャネル間の光信号としての分離比は13dBを、光信号をミリ波信号に再変換した後のC/ Nは25dBを得た。

研究成果

• [雑誌論文] Discrimination of wireless electromagnetic signals by electro-optic modulators using an array of patch antennas embedded with orthogonal gaps (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuf Nur Wijayanto, Hiroshi Murata, Yasuyuki Okamura
  • 雑誌名: The Journal of Physics 巻: (Accepted for publication)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wireless space-division-multiplexed signal discrimination device using electro-optic modulator with antenna-coupled electrodes and polarization-reversed structures (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murata, Ryota Miyanaka, and Yasuyuki Okamura
  • 雑誌名: The International Journal of Microwaves and Wireless Technologies 巻: Vol.4, No.3 ページ: 399-405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electro-optic micro-wave-lightwave converters utilizing patch antennas with orthogonal gaps (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuf Nur Wijayanto, Hiroshi Murata, and Yasuyuki Okamura
  • 雑誌名: Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials 巻: Vol.21, No.1 ページ: 1250001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electro-optic micro-wave-lightwave converters utilizing a quasi-phase-matching array of patch antennas with a gap (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuf Nur Wijayanto, Hiroshi Murata, and Yasuyuki Okamura
  • 雑誌名: Electronics Letters 巻: Vol.48, No.1 ページ: 36-38
  • 査読あり
• [雑誌論文] DFG-based microwave/ millimeter-wave signal generation device by using LiTaO3 rectangular waveguide (2011)
  • 著者名/発表者名: Quang Hong Ngo, Hiroshi Murata, and Yasuyuki Okamura
  • 雑誌名: IEICE Electronics Express 巻: Vol.8, No.22 ページ: 1892-1898
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel electro-optic microwave-lightwave converters utilizing a patch antenna embedded with a narrow gap (2011)
  • 著者名/発表者名: Yusuf Nur Wijayanto, Hiroshi Murata, and Yasuyuki Okamura
  • 雑誌名: IEICE Electronics Express 巻: Vol.8, No.7 ページ: 491-497
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分極反転電気光学変調器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村田博司
  • 雑誌名: オプトロニクス 巻: Vol.30, No.351 ページ: 112-117
• [雑誌論文] Microwave signal generation device using difference frequency generation in a LiTaO3 rectangular waveguide (2010)
  • 著者名/発表者名: Quang-Hong Ngo, Hiroshi Murata, and Yasuyuki Okamura
  • 雑誌名: IEEE/ OSA Journal of Lightwave Technology 巻: Vol.28, No.19 ページ: 2791-2799
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of small chirp-parameter for Mach-Zehnder-type optical modulator (2009)
  • 著者名/発表者名: Akira Enokihara, Tetsuya Kawanishi, Hiroshi Murata, Yasuyuki Okamura, and Masayuki Izutsu
  • 雑誌名: Optics Communications 巻: vol.282 ページ: 4229-4232
  • 査読あり
• [学会発表] Electro-optic modulators with gap-embedded patch antenna array for wireless-fiber links (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuf Nur Wijayanto, Hiroshi Murata, Yasuyuki Okamura
  • 学会等名: The 7th Asia-Pacific Microwave Photonics Conference(APMP2012)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20120425-27
• [学会発表] New electro-optic modulators for over 100 GHz wireless signals using two-dimensional array of split-ring resonators (2012)
  • 著者名/発表者名: Junya Nishioka, Hiroshi Murata, Yasuyuki Okamura
  • 学会等名: The 7th Asia-Pacific Microwave Photonics Conference(APMP2012)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20120425-27
• [学会発表] New electro-optic modulator using double antenna-coupled resonant electrode for wireless millimeter-wave signal (2012)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Kohmu, Hiroshi Murata, Yasuyuki Okmura
  • 学会等名: The 7th Asia-Pacific Microwave Photonics Conference(APMP2012)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20120425-27
• [学会発表] "分極反転デバイスによる光-マイクロ波制御(招待講演)",シンポジウム「分極反転が拓く光制御の未来」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村田博司
  • 学会等名: 春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学,東京都新宿区
  • 年月日: 20120315-18
• [学会発表] High-speed guided-wave electro-optic modulators using an array of gap-embedded patch antennas with phase reversal (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuf Nur Wijayanto, Hiroshi Murata, Yasuyuki Okamura
  • 学会等名: 電子情報通信学会マイクロ波・ミリ波フォトニクス研究会(MWP)
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター,大阪府吹田市
  • 年月日: 20120126-27
• [学会発表] Millimeter-wave wireless signal discrimination device using electro-optic modulator with antenna-coupled electrodes and polarization-reversed structures of ferroelectric optical crystal (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murata, Ryota Miyanaka, Yasuyuki Okamura
  • 学会等名: The 41st European Microwave Conference(EuMC2011)
  • 発表場所: Manchester, UK
  • 年月日: 20111009-14
• [学会発表] Electro-optic microwave-lightwave converters for dual-polarized wireless signals using patch antennas embedded with orthogonal gaps (2011)
  • 著者名/発表者名: Yusuf Nur Wijayanto, Hiroshi Murata, Yasuyuki Okamura
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Modern Optics and Its Applications(ISMOA)
  • 発表場所: Bandung, Indonesia
  • 年月日: 20110704-07
• [学会発表] Electro-optic microwave-lightwave converter using patch antenna embedded with a narrow gap for optical modulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yusuf Nur Wijayanto, Hiroshi Murata, Hidehisa Shiomi and Yasuyuki Okamura
  • 学会等名: The Conference on Lasers and Electro-Optics(CLEO2011)
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 20110501-06
• [学会発表] 分極反転構造アンテナ電極電気光学変調器を用いた空間多重ミリ波無線信号受信・分離デバイス (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮中亮太, 村田博司, 岡村康行
  • 学会等名: 2011年春季電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 東京都市大学,東京都
  • 年月日: 20110314-17
• [学会発表] 分極反転構造アンテナ電極光変調器を用いた空間多重ミリ波信号の分離 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮中亮太, 村田博司, 岡村康行
  • 学会等名: 電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会(OPE)
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター,大阪府吹田市
  • 年月日: 20110127-28
• [学会発表] New electro-optic microwave-lightwave converters using channel optical waveguides and microstrip-patch-antennas with narrow-gaps (2011)
  • 著者名/発表者名: Yusuf Nur Wijayanto, Hiroshi Murata, Yasuyuki Okamura
  • 学会等名: 電子情報通信学会マイクロ波・ミリ波フォトニクス研究会(MWP),信学技報(IEICE Technical Report)
  • 発表場所: 機械振興会館,東京都
  • 年月日: 2011-04-28
• [学会発表] パッチアンテナと定在波共振電極を用いたミリ波帯電気光学変調器 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮中亮太, 村田博司, 岡村康行
  • 学会等名: 秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学,長崎市
  • 年月日: 20100914-17
• [学会発表] Electro-optic modulators using antenna-coupled electrodes and polarization reversed structures(Invited Talk) (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murata
  • 学会等名: The IEEE MTT-S International Microwave Symposium(IMS2010), Workshop : Emerging Optical Modulation Technologies for RF Photonics
  • 発表場所: Anaheim, CA, USA
  • 年月日: 20100523-28
• [学会発表] Electro-optic modulators utilizing patch-antenna-coupled electrodes and polarization-reversed structures(Invited Talk) (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murata, Noriyoshi Suda, Ryota Miyanaka and Yasuyuki Okamura
  • 学会等名: The 2010 Asia-Pacific Microwave Photonics Conference(APMP2010)
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 20100426-28
• [学会発表] ミリ波帯空間多重無線通信システムのための分極反転構造アンテナ電極電気光学変調器 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮中亮太, 村田博司, 岡村康行
  • 学会等名: 春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学,神奈川県平塚市
  • 年月日: 20100317-20
• [学会発表] アンテナ電極を用いた高速電気光学変調器 (2010)
  • 著者名/発表者名: 村田博司, 須田規仁, 宮中亮太, 岡村康行
  • 学会等名: 電子情報通信学会第2回マイクロ波・ミリ波フォトニクス研究会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所,大阪府池田市
  • 年月日: 2010-01-27
• [学会発表] アンテナ電極電気光学変調器を用いた無線信号受信デバイス (2009)
  • 著者名/発表者名: 村田博司, 須田規仁, 横田智久, 岡村康行
  • 学会等名: 2009年秋季電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 新潟大学,新潟市
  • 年月日: 20090915-18
• [学会発表] 分極反転構造アンテナ電極電気光学変調器を用いた空間多重無線信号の分離 (2009)
  • 著者名/発表者名: 村田博司, 須田規仁, 横田智久, 宮中亮太, 岡村康行
  • 学会等名: 秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学,富山市
  • 年月日: 20090908-11
• [学会発表] Single-drive electro-optic modulator for duo-binary modulation utilizing non-periodically polarization-reversed structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murata, Ha Viet Pham, Yasuyuki Okamura, Takahide Sakamoto, Tetsuya Kawanishi
  • 学会等名: The Conference on Lasers and Electro-Optics 2009
  • 発表場所: Baltimore, ML, USA
  • 年月日: 20090531-0605
• [学会発表] New optical frequency-shift-keying modulator utilizing three-branch-waveguide interferometer and polarization-reversed structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murata, Ha Viet Pham, Tsuyoshi Inoue, Yasuyuki Okamura, Takahide Sakamoto, Tetsuya Kawanishi
  • 学会等名: The 2009 Asia-Pacific Microwave Photonics Conference(APMP2009)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20090422-24
• [学会発表] Electro-optic modulator using patch antenna-coupled resonant electrodes and polarization-reversed structure for radio-on-fiber systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murata, Noriyoshi Suda, Yasuyuki Okamura
  • 学会等名: The Conference on Lasers and Electro-Optics 2009
  • 発表場所: Baltimore, ML, USA
  • 年月日: 2009-06-05
• [図書] RF Photonics-Optical Pulse Synthesizer- (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Murata
  • 総ページ数: 455-468
  • 出版者: CRC Press
• [備考]
  • URL: http://www.ec.ee.es.osaka-u.ac.jp/
• [産業財産権] 無線信号受信分離装置 (2007)
  • 発明者名: 村田博司
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2007-223266,特開2009-60183
  • 出願年月日: 2007-08-29