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

多模干涉波导电光器件研究

• 批准号: 20K04601
• 负责人: 榎原 晃
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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-20K04601/
• 关键词: 多モード干渉光導波路; 電気光学変調素子; ニオブ酸リチウム; 光結合器; 90°ハイブリッド; チタン拡散光導波路; 電気光学素子; チタン拡散光道波路; 光変調素子

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．

High-speed optical modulator with high-voltage optical element, optical waveguide (Ti dispersion-LN waveguide) is widely used. On the one hand, multi-terminal (MMI) optical waveguide structure, a plurality of terminals of the optical combiner, etc. to achieve the integration of electronic optical elements, high functionality of the element to expect, Ti dispersion LN waveguide to achieve the middle. In this study, MMI waveguide elements are realized and MMI optical couplers are used to provide new functions for maintaining electrical and optical modulation elements. In 2004 and 2003, the voltage adjustment of the optical power distribution ratio was realized. It is possible to use 2×2 optical combiner and high extinction ratio optical modulator (MZM). The high function optical modulator was realized. The multi-terminal MMI optical combiner and the new high function optical modulator were discussed. The main research results of Ling and 4 years ago showed that the 2×2MMI optical combiner was designed and tested with high extinction ratio MZM structure, integrated wave distribution circuit and modulation electrode, and the operation of SSB was verified in the 10GHz band. Distribution ratio adjustment for MZM modulation and compensation up to 37dB and excellent side-wave rejection ratio are achieved. Secondly, the design and evaluation of 1×3MMI optical combiner with adjustable distribution ratio are discussed. The transfer wave is suppressed and 0.2 is dispatched to a maximum of 1. The transfer wave is suppressed and 0.2 is confirmed. This is the first time I've ever seen you. This structure has the possibility of adjusting the transmission wave suppression SSB(SC-SSB).

项目成果

Mach-Zehnder Electro-optic Modulator with Multimode Interference Couplers of LiNbO3 Waveguides for Single Sideband Modulation

用于单边带调制的具有 LiNbO3 波导多模干涉耦合器的 Mach-Zehnder 电光调制器

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Yasumori;A. Hirai;T. Sato;K. Morimoto;T. Kawai;A. Enokihara;S. Nakajima;A. Kanno
• 通讯作者: A. Kanno

LiNbO3による1×3 MMI光カップラと３並列干渉光変調器の検討

LiNbO3 1×3 MMI光耦合器和3平行干涉光调制器的研究

• 发表时间: 2023
• 作者: Kaori Hattori;Toshio Konno;Sachiko Takasu;Daiji Fukuda;安森昌太朗，真野紗耶加，森本佳太，河合 正，榎原 晃，中島慎也，赤羽浩一
• 通讯作者: 安森昌太朗，真野紗耶加，森本佳太，河合 正，榎原 晃，中島慎也，赤羽浩一

LiNbO3導波路によるチューナブルMMI光カップラを用いた高消光比マッハツェンダー光変調器

使用带 LiNbO3 波导的可调谐 MMI 光耦合器的高消光比 Mach-Zehnder 光调制器

• 发表时间: 2022
• 作者: 平井 杏奈;安森昌太朗;松本 祐一;佐藤 孝憲;河合 正;榎原 晃;中島 慎也;菅野敦史;山本 直克
• 通讯作者: 山本 直克

LiNbO3導波路によるMMI光結合器の作製と分配特性の電圧制御

LiNbO3波导MMI光耦合器的制作及分布特性的电压控制

• 发表时间: 2021
• 作者: 平井 杏奈;松本 祐一;佐藤 孝憲;河合 正;榎原 晃;中島 慎也;山本 直克
• 通讯作者: 山本 直克

An electro-optic full adder designed with coupled Si ring resonators for highly dense integration

采用耦合硅环谐振器设计的电光全加器，用于高密度集成

• DOI: 10.1016/j.rio.2022.100230
• 发表时间: 2022
• 期刊: Results in Optics
• 作者: 年吉 洋;遠山幸也;本間浩章;三屋裕幸;橋口 原;Takanori Sato and Akira Enokihara
• 通讯作者: Takanori Sato and Akira Enokihara