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

创建片上绝对相位控制电光调制梳以实现高精度时频同步

• 批准号: 20H00357
• 负责人: 石澤 淳
• 金额: $ 28.79万
• 依托单位: Nihon University (2022-2023)NTT Basic Research Laboratories (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00357/
• 关键词: 光周波数コム; シリコンフォトニクス; マイクロ波; 光電変換; スーパーコンティニューム光; 電気光学変調; スーパーコンティニューム光発生; 広帯域光発生

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．

The purpose of this study is to integrate ultra-high speed optical technology and electro-optical modulation technology into ultra-high precision optical wave and optical wave direct modulation technology. An electromagnetic wave of arbitrary frequency (from PHz to kHz) can be generated from the starting point of the light source. In order to optimize the signal intensity of Si modulator, optimize the optical system of optical combination, and realize the high efficiency EO generation, the frequency of return is 6-25 GHz, and the frequency of return is variable. The optical bandwidth is up to 125 GHz. In addition, the optical frequency domain amplitude is shortened, and the nonlinear effect is not very large. The Er concentration dependence of the signal enhancement of the optical fiber in the waveguide of Er doped Rare-Earth Oxide (REO) thin films is modulated. As a result of this, the company's production capacity is reduced to 100 million yuan, and the loss of production capacity is reduced to 100 million yuan. A high Q resonator. In addition, EO is used to reduce the frequency of sound waves, reduce the frequency of light waves, and reduce the length of light paths. In the case of broadband optical emission, the use of wavelength dispersion control is the most successful in the world's shortest optical transmission at 25 GHz and 24 GHz. In addition, the short-term optical fiber SiN thin line waveguide optical fiber combination, this is 2/3 of the best band above the band optical fiber generation.

项目成果

Simple carrier-envelope-offset locking with f-3f self-referencing directly from a dispersion-controlled silicon-nitride waveguide

简单的载流子包络偏移锁定，直接从色散控制氮化硅波导进行 f-3f 自参考

• 发表时间: 2021
• 作者: Atsushi Ishizawa;Shota Kawashima;Rai Kou;X. Xu;Tai Tsuchizawa;Takuma Aihara;Koki Yoshida;Tadashi Nishikawa;Kenichi Hitachi;Guangwei Cong;Noritsugu Yamamoto;Koji Yamada;and Katsuya Oguri
• 通讯作者: and Katsuya Oguri

μ-Transfer Printing技術による異種材料光集積回路

采用μ转移印刷技术的异种材料光集成电路

• 发表时间: 2021
• 作者: Wang Tiao;Ishida Tetsuya;Gu Rui;高 磊
• 通讯作者: 高 磊

Si集積プラットフォーム上の広帯域光発生

硅集成平台上的宽带光生成

• 发表时间: 2021
• 作者: Wang Tiao;Luan Yao;高 磊
• 通讯作者: 高 磊

SiN導波路の分散制御による非常に簡便な キャリアエンベロープオフセット周波数検出

使用 SiN 波导色散控制进行极其简单的载波包络偏移频率检测

• 发表时间: 2021
• 作者: Y. Hayashi;R. Chaudhuri;Y. Cho;H. G. Xing;D. Jena;H. Miyake;T. Tohei;A. Sakai;川島 滉太，石澤 淳，高 磊，徐 学俊，土澤 泰，相原 卓磨，西川 正，コン グァンウェイ，山本 宗継，山田 浩治，小栗 克弥
• 通讯作者: 川島 滉太，石澤 淳，高 磊，徐 学俊，土澤 泰，相原 卓磨，西川 正，コン グァンウェイ，山本 宗継，山田 浩治，小栗 克弥

グラフェン装荷Si細線光導波路を用いた光子対生成

使用石墨烯负载硅线光波导产生光子对

• 发表时间: 2020
• 作者: 米津 佑哉;高 磊;西 英隆，土澤 泰;山田 浩治，青木 隆朗，石澤 淳，松田 信幸
• 通讯作者: 山田 浩治，青木 隆朗，石澤 淳，松田 信幸