グラフェン装荷光導波路を用いた光制御ピコ秒光スイッチの研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23656243
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 後藤 信夫 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (60170461)
• 研究分担者: 柳谷 伸一郎 徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 助教 (40314851)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 光スイッチ / 非線形光学効果 / グラフェン / 可飽和吸収 / 光集積回路

研究概要

通信波長帯においてピコ秒オーダーの高速非線形応答が期待できるグラフェン薄膜を装荷した光導波路を我々が提案した光強度制御型の波長選択光スイッチに組み込むことにより全光型の高効率高速光スイッチの実現めざした。グラフェン装荷光導波路における可飽和吸収特性を1560nmフェムト秒レーザを用い実験的に計測し、光導波路挿入損失の入射光パワー依存性を評価し光スイッチング制御に十分な10dB以上の変化量を確認した。また、挿入損失の偏光依存性を明らかにした。可飽和吸収に伴う屈折率変化を考慮した新しいスイッチ素子構成を提案し、スイッチング条件を理論解析した結果、より高効率な全光制御が可能であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Saturable Absorption by Vertically Inserted or Overlaid Monolayer Graphene in Optical Waveguide for All-Optical Switching Circuit (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi, W. Ueda, N. Goto, and S. Yanagiya
  • 雑誌名: IEEE Photonics Journal 巻: vol.5, no.5 ページ: 6602109-1--9
  • DOI: 10.1109/JPHOT.2013.2284256
  • 査読あり
• [雑誌論文] All-optical switch consisting of two-stage interferometers controlled by using saturable absorption of monolayer graphene (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Oya, H. Kishikawa, N. Goto, and S. Yanagiya
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: vol.20, no.24 ページ: 27322-27330
  • DOI: 10.1364/OE.20.027322
  • 査読あり
• [学会発表] 2 段接続MZI におけるグラフェンによる屈折率変化を伴った可飽和吸収を用いた全光スイッチの検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋みさき, 岸川博紀, 後藤信夫, 柳谷伸一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 機械振興会館(東京都)
  • 年月日: 2014-05-16
• [学会発表] 全光スイッチのための単層グラフェン垂直挿入型および装荷型光導波路における可飽和吸収特性の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋みさき, 上田和生子, 後藤信夫, 柳谷伸一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会, 光エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 同志社大学(京都府)
  • 年月日: 2014-01-24
• [学会発表] 単層グラフェンの可飽和吸収特性による全光スイッチングの検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋みさき, 上田和生子, 後藤信夫, 柳谷伸一郎
  • 学会等名: 平成25年度電気関係学会四国支部連合大会
  • 発表場所: 徳島大学(徳島県)
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] 単層グラフェンの可飽和吸収特性による光波制御の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋みさき, 上田和生子, 後藤信夫, 柳谷伸一郎
  • 学会等名: 2013年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 福岡工業大学(福岡県)
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] Saturable Absorption in Vertically Inserted and Overlaid Monolayer-Graphene in Optical Waveguide for All-Optical Switching (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi, W. Ueda, N. Goto, and S. Yanagiya
  • 学会等名: IEEE Photonics Conference (IPC2013)
  • 発表場所: Hyatt Regency Bellevue (Seattle, USA)
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] Saturable Absorption in Multiple Sheets of Monolayer Graphene for Optical Switching (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Takahashi, W. Ueda, N. Goto, and S. Yanagiya
  • 学会等名: the 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim, and the 18th OptoElectronics and Communications Conference / Photonics in Switching 2013 (CLEO-PR & OECC/PS 2013)
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center (Kyoto)
  • 年月日: 2013-07-04
• [学会発表] 単層グラフェンの可飽和吸収特性を用いた高速導波路型全光スイッチの検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大屋誠啓, 岸川博紀, 後藤信夫, 柳谷伸一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2013-01-25
• [学会発表] 単層グラフェンの可飽和吸収特性を用いた導波路型全光スイッチ (2012)
  • 著者名/発表者名: 大屋誠啓, 岸川博紀, 後藤信夫, 柳谷伸一郎
  • 学会等名: 2012 電気関係学会四国支部連合大会
  • 発表場所: 四国電力総合研究所(香川県)
  • 年月日: 2012-09-29
• [学会発表] Waveguide-Type All Optical Switch Using Saturable Absorption of Graphene (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Oya, H. Kishikawa, N. Goto, and S. Yanagiya
  • 学会等名: 16th European Conference on Integrated Optics (ECIO2012)
  • 発表場所: Melia Sitges Hotel (Barcelona, Spain)
  • 年月日: 2012-08-18
• [学会発表] グラフェンによる可飽和吸収を用いた導波路型光スイッチの検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大屋誠啓, 岸川博紀, 後藤信夫, 柳谷伸一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山県)
  • 年月日: 2012-03-22
• [学会発表] 単一制御光を用いた振幅制御による全光型波長選択スイッチの非対称性の軽減の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大屋誠啓, 木宮健太, 岸川博紀, 後藤信夫, 柳谷伸一郎
  • 学会等名: 電気関係学会四国支部連合大会
  • 発表場所: 阿南工業高等専門学校(徳島県)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] Reduction of Asymmetry in All-Optical Wavelength-Selective Switch by Amplitude Control with Single Control Light (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Ohya, K. Kimiya, H. Kishikawa, N. Goto and S. Yanagiya
  • 学会等名: 16th Opto-Electronics and Communications Conference (OECC2011)
  • 発表場所: Splendor Kaohsiung (Kaohsiung, Taiwan)
  • 年月日: 2011-07-06