高精度時刻周波数同期に向けたオンチップ絶対位相制御電気光学変調コムの創製

本研究の目的は，超高速光技術とシリコンフォトニクス技術を融合させることで電気光学変調コムをオンチップ集積し，超高精度にマイクロ波と光波を直接変化することができる周波数変換ギアとして光周波数からマイクロ波あるいはその逆方向に，高度に制御することにより，従来の光シンセサイザーの枠組みを超えて光を起点として任意の周波数の電磁波(サブPHｚからkHz迄)が発生な可能な“光RFシンセサイザー”を開拓することである．令和4年度はシリコン変調器を用いて，繰り返し周波数が6-25 GHzまで周波数可変可能なEOコムの発生に成功した．Si変調器へのマイクロ波信号強度の最適化，光結合の光学系見直し等を行い，高効率なEOコム発生を実現した．光コムスペクトル帯域としては125 GHzまで帯域拡張した．しかし，光コムのスペクトル帯域幅は短パルス化して非線形効果を起こすには不十分であったため，令和5年度は光コムの帯域幅拡大の実現を目指す．また，Er添加した単結晶酸化希土類(Rare-Earth Oxide, REO)薄膜導波路中光ポンピングによる信号増強のEr濃度依存性を調べた.その結果，Erイオン同士のエネルギー移動によるポピュレーション損失が光利得の制約メカニズムということが明らかにした．また，レーザーを実現するため高Q値なマイクロリング共振器も実現した．更に，EOコムを用いた低雑音なマイクロ波発生には制御回路のフィードバック帯域の拡大が必要であることも見出し，光路長の短尺化を行った．広帯域光発生用の繰り返し周波数を低減する光ゲート(パルスピッカー)や高非線形ファイバを使用せず，波長分散制御を行うことで，全光ファイバーベース電気変調コムを用いた世界最短光パルス列となる25 GHz繰返しサブ24フェムト秒光パルス列発生に成功した．更に，この短パルス光をSiN細線導波路へ光結合することで2/3オクターブ帯域以上の広帯域光発生を実証した．

本研究の目的は，超高速光技術とシリコンフォトニクス技術を融合させることで電気光学変調コムをオンチップ集積し，超高精度にマイクロ波と光波を直接変化することができる周波数変換ギアとして光周波数からマイクロ波あるいはその逆方向に，高度に制御することにより，従来の光シンセサイザーの枠組みを超えて光を起点として任意の周波数の電磁波(サブPHｚからkHz迄)が発生な可能な“光RFシンセサイザー”を開拓することである．令和4年度はシリコン変調器を用いて，繰り返し周波数が6-25 GHzまで周波数可変可能なEOコムの発生に成功した．Si変調器へのマイクロ波信号強度の最適化，光結合の光学系見直し等を行い，高効率なEOコム発生を実現した．光コムスペクトル帯域としては125 GHzまで帯域拡張した．しかし，光コムのスペクトル帯域幅は短パルス化して非線形効果を起こすには不十分であったため，令和5年度は光コムの帯域幅拡大の実現を目指す．また，Er添加した単結晶酸化希土類(Rare-Earth Oxide, REO)薄膜導波路中光ポンピングによる信号増強のEr濃度依存性を調べた.その結果，Erイオン同士のエネルギー移動によるポピュレーション損失が光利得の制約メカニズムということが明らかにした．また，レーザーを実現するため高Q値なマイクロリング共振器も実現した．更に，EOコムを用いた低雑音なマイクロ波発生には制御回路のフィードバック帯域の拡大が必要であることも見出し，光路長の短尺化を行った．広帯域光発生用の繰り返し周波数を低減する光ゲート(パルスピッカー)や高非線形ファイバを使用せず，波長分散制御を行うことで，全光ファイバーベース電気変調コムを用いた世界最短光パルス列となる25 GHz繰返しサブ24フェムト秒光パルス列発生に成功した．更に，この短パルス光をSiN細線導波路へ光結合することで2/3オクターブ帯域以上の広帯域光発生を実証した．