Research on Electro-optic devices using multi-mode interference waveguides

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高速光変調器などの電気光学素子では，チタン拡散によるニオブ酸リチウム光導波路（Ti拡散LN導波路）が広く用いられている．一方で，多モード干渉(MMI)光導波路構造は，複数端子の光結合器等が実現できることから，電気光学素子と一体化することで素子の高機能化が期待できるが，Ti拡散LN導波路では実現されていない．本研究では，MMI導波路素子をTi拡散LN導波路で実現し，MMIによる光結合器を用いて新たな機能を持つ電気光学変調素子を提案し，実験的にその動作実証を行うことを目的とする．令和４年度は，令和３年度に実現した光電力分配比の電圧調整が可能な２×２光結合器とそれを組み込んだ高消光比のマッハツェンダ電気光学変調器(MZM)構成を用いて，高機能な光変調素子に実現すること，および，従来より検討を進めてきた多端子のMMI光結合器で構成した多重並列干渉構造による新しい高機能光変調器の検討を行った．令和４年の主な研究成果として，２×２MMI光結合器を用いた高消光比MZM構成を基にして，マイクロ波分配回路と一体化した変調電極を用いることで，単一入力で動作する光SSB変調器を設計・試作し，その動作を実験的に実証した．10GHz帯において，分配比調整によりMZMの変調のアンバランスを補償し最大37dBの優れた側波帯抑圧比を実証した．次に，分配比調整可能な1×3MMI光結合器を設計・評価し，それを用いて３並列干渉光変調器を構成して，出力光の変調度を可変できる単一側波帯(SSB)光変調器を検討した．実験で，搬送波を抑圧することで0.2の変調度を最大1近くにまで増大させることが確認できた．これにより変調歪みを抑えながら高い変調度を実現することが可能性である．本構成は，歪み補償変調や搬送波抑圧SSB(SC-SSB)変調などにも応用できる可能性があり，これらについては現在検討中である．