分極反転構造を用いた高性能導波型光変調器の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750264
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 村田 博司 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (20239528)
• Keywords: 電気光学変調器 / 分極反転 / 光導波路 / 光集積回路 / 擬似速度整合 / タンタル酸リチウム / SSB変調

Research Abstract

本研究は、分極反転構造を利用することで、従来の導波型電気光学強度変調器における電極間隔、相互作用長の問題を打破して、従来デバイスに比べて1/10、あるいはそれ以下の電力で動作する高性能導波型光強度変調器を開発することを目的とする。この研究では、[1]実効的な電極間隔を従来デバイスの1/2以下にして駆動電圧、駆動電力の低減を図る
[2]さらに周期分極反転構造による擬似速度整合を用いて相互作用長を拡大する
[3]これらの技術を用いて、準ミリ波帯・ミリ波帯高速高効率デバイスの実現を図る
ことを狙う。本年度は、下記の研究成果を得た。
1.分極反転構造を用いた広帯域光変調器の動作解析と設計
z-cut LiNbO_3,z-cut LiTaO_3を基板に用いて、変調電界分布、光波モードの界分布や電極の損失を考慮に入れた変調特性解析を行い、分極反転構造と対称コプレーナー電極とを用いることで完全ゼロチャープ光強度変調が得られることを明らかにした。さらに、この構成をベースとして、光強度変調器/光SSB変調器の設計を行った。特に、分極反転構造を非周期的にすることにより、大幅に動作帯域を拡大できることを見出した。
2.デバイスの試作・動作実験
設計に基づいてデバイスを試作した。基板にはz-cut LiTaO_3を用いて、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。試作デバイスの低周波半波長電圧、高周波変調電力を評価したところ、所期の低電圧、低電力駆動を確認した。これにより、分極反転構造光強度変調器の有用性を実証した。また、周期分極反転構造、非周期的分極反転構造を用いたデバイスの評価も行い、準ミリ波帯での動作を確認した。

Research Products

• [Publications] 村田 博司: "分極反転構造導波型電気光学SSB変調器"レーザー研究. 32・3(印刷中). (2004)
• [Publications] Akira Enokihara: "Guided-wave electro-optic modulator using resonant electrode of coupled microstrip lines"Electronics Letters. 39・23. 1671-1673 (2003)
• [Publications] Hiroshi Murata: "Low-power and low-chirp guided-wave electrooptic intensity modulator by use of domain-inverted structure"Proceedings of the Conference on Lasers and Electro-Optics 2003 (CLEO2003).. 1・1. CWA-19 (2003)
• [Publications] Hiroshi Murata: "26GHz optical single-sideband modulation by using guided-wave electrooptic modulator with periodically polarization-reversed structures"Proceedings of the 10th International Workshop on Femtosecond Technology (FST2003). 1・1. 152 (2003)
• [Publications] 村田 博司: "26GHz分極反転構造電気光学SSB変調器とRadio-On-Fiberシステムへの応用"信学技報. 103・240. 81-86 (2003)