Low power consumption and compact photonic device for large capacity optical telecommunication

用于大容量光通信的低功耗、紧凑型光子器件

• 批准号: 19J21526
• 负责人: 中村 文
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J21526/
• 关键词: 波長選択光スイッチ; WSS; 光スイッチ; アレイ導波路回折格子; AWG; 光通信; 相変化材料; データセンタネットワーク

令和2年度は、低消費電力で高速な波長選択光スイッチ(WSS: Wavelength Selective Switch)の実現に向け、1)20チャネル 2 × 2 ハイブリッドWSSのレンズ系設計、2)石英アレイ導波路回折格子 (AWG: Arrayed Waveguide Grating)を用いたハイブリッドWSSの伝送実験、3) シリコン集積型WSSの新規設計や動作実証を行った。1)前年度に作製したシリコン光回路を用いた、200 GHz間隔20チャネル2×2 ハイブリッドWSSの自由空間光学系の設計を行った。さらに設計した構成において数値解析を行い、チャネル波長での平均挿入損失12.1 dB、最小消光比66.3 dBの特性を得た。2)作製したシリコン光回路の特性やハイブリッド構成での光結合方法を確認するため、波長合波器に石英AWGを採用してWSSを構成し、10Gbpsの光変調信号の符号誤り率評価を行った。実験結果については査読付き論文誌に投稿予定である。3)ハイブリッド型WSSに加えてシリコン光回路の拡張性の高さを示すため、200GHz間隔16チャネル1×4 波面制御型WSSの設計・試作を行った。波面制御構成は損失の原因となる導波路交差を含まない構成である。チップサイズは5 mm×10 mmと小型であり、数値解析においてチャネル波長での平均損失8.6 dB、 平均消光比35.7 dB、最大クロストーク-31.4 dBの特性を得た。さらに、作製した200 GHz間隔 20チャネル 1×2 Fold-back型WSSの動作確認を行った。Fold-back型は導波路交差を低減した構成である。平均消光比10.9 dBでの動作検証に成功し、実験結果に加えて動作原理や設計方法、拡張性について査読付き論文誌Journal of Lightwave Technologyに掲載されている。

In 2007 and 2008, the implementation direction of WSS (Wavelength Selective Switch) with high speed and low power consumption, 1) the design of 20-inch 2 × 2 wavelength selective WSS system, 2) the use of AWG (Arrayed Waveguide Grating), 3) the implementation of new design and operation of WSS with integrated wavelength selective switch. 1)The design of free-space optical system of WSS was carried out in the past year. The design parameters were analyzed and the average entrance loss was 12.1 dB and the minimum extinction ratio was 66.3 dB. 2)The characteristics of optical circuits for manufacturing optical fiber are confirmed by the optical combining method, and the symbol error rate evaluation of optical modulation signals for wavelength multiplexers using quartz AWG is carried out. The results of the survey are set for submission. 3) Design and test of 1×4 wave-controlled WSS with 16 GHz interval and 200GHz interval. Wave surface control is the cause of loss. Waveguide intersection is the cause of loss. 5 mm×10 mm × 5 mm ×Operation confirmation of 1×2 Fold-back WSS at 200 GHz interval Fold-back type waveguide intersection The operation test with average extinction ratio of 10.9 dB was successful, and the experimental results were published in Journal of Lightwave Technology.

项目成果

Experimental Assessments of a Flexible Optical Data Center Network Based on Integrated Wavelength Selective Switch

基于集成波长选择开关的灵活光数据中心网络的实验评估

• 发表时间: 2020
• 作者: Xuwei Xue;Fumi Nakamura;Kristif Prifti;Bitao Pan;Fulong Yan;Fu Wang;Xiaotao Guo;Hiroyuki Tsuda;Nicola Calabretta
• 通讯作者: Nicola Calabretta

Silicon Based 1 × M Wavelength Selective Switch Using Arrayed Waveguide Gratings With Fold-Back Waveguides

使用具有折返波导的阵列波导光栅的硅基 1 × M 波长选择开关

• DOI: 10.1109/jlt.2020.3048585
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Lightwave Technology
• 影响因子: 4.7
• 作者: Nakamura Fumi;Asakura Hideaki;Suzuki Keijiro;Tanizawa Ken;Ohtsuka Minoru;Yokoyama Nobuyuki;Matsumaro Kazuyuki;Seki Miyoshi;Ikeda Kazuhiro;Namiki Shu;Kawashima Hitoshi;Tsuda Hiroyuki
• 通讯作者: Tsuda Hiroyuki

Eindhoven University of Technology(オランダ)

埃因霍温科技大学（荷兰）

Characteristics of 1×2 Silicon Wavelength Selective Switch Using Arrayed - Waveguide Gratings with Fold-Back Waveguides

采用折返波导阵列波导光栅的1×2硅波长选择开关的特性

• 发表时间: 2019
• 作者: Fumi Nakamura;Hideaki Asakura,Keijiro Suzuki;Ken Tanizaawa;Minoru Ohtsuka;Nobuyuki Yokoyama;Kazuyuki Matumaro;Miyoshi Seki;Kazuhiro Ikeda;Shu Namiki;Hitoshi Kawashima;Hiroyuki Tsuda
• 通讯作者: Hiroyuki Tsuda