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High-functionality optical phased array by plasmonic antenna

采用等离子体天线的高性能光学相控阵

基本信息

批准号：
21K14221
负责人：
鎌田隼
金额：
$ 2.91万
依托单位：
National Institute of Information and Communications Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

光フェーズドアレイ（OPA）は、機械的な駆動部がなく高速にビーム整形/走査できる素子であり、LiDARなどの光投影部への応用が期待されている。OPAのビーム偏向角は出射部のアンテナピッチに依存し、クロストークの影響を避けるためには極端に狭いピッチは現実的ではない。そこで、クロストークの影響が小さいプラズモン導波路に着目した。金属の吸収損失の大きいプラズモン導波路は、低損失かつ高屈折率な無機材料とのハイブリッド化が有効である。当該年度は、①高屈折率な無機材料である五酸化ニオブ（Nb2O5）導波路の設計および、②プラズモンカプラの検討を行った。①本研究では高屈折率無機材料として、Nb2O5を採用した。スパッタで成膜したNb2O5の波長1550nmにおける屈折率は2.19であり、比較的高い屈折率を持っていることが分かった。Nb2O5と電気光学（EO）ポリマーを組み合わせたモードコンバーターの設計を行った。OPAの位相変調器は、EOポリマー導波路の上下に配置した電極により電界印加するため、伝搬光はTM偏光である。一方で、横型プラズモン導波路の伝搬光はTE偏光が必要である。そこで、Nb2O5を1stコア、EOポリマーを2ndコア、SiO2をクラッドとする偏光回転素子を設計した。数値解析により各導波路サイズを最適化することで、長さ143μmでTM偏光からTE偏光に変換できることを明らかにした。②Nb2O5導波路からプラズモン導波路に光入射するためのプラズモンカプラの検討を行い、数値解析によってサイズパラメータの最適化を行った。Nb2O5導波路と金属のギャップや、テーパー長さの違いによるモード変換への影響を検討し、最適な構造パラメータを決定した。その結果、結合損失3.5dBでモード変換できることを明らかにした。

Optical projection (OPA), mechanical motion part, high speed, shaping/inspection, element, LiDAR, optical projection part, optical projection part, etc. OPA's deviation angle is the emission part of the system. The influence of the system on the waveguide is small. The absorption loss of metals is large, the waveguide is low, the refractive index is high, and the absorption loss of inorganic materials is high. During the year,(1) high refractive index inorganic materials,(2) high refractive index inorganic materials,(3) high refractive index inorganic materials,(4) high refractive index inorganic materials,(5) high refractive index inorganic materials,(5) In this study, inorganic materials with high refractive index such as Nb 2O 5 were used. The refractive index of Nb2O5 at wavelength of 1550nm is 2.19, and the refractive index of Nb2O5 at wavelength of 1550nm is 2.19. Nb2 O5 and EO are designed to be combined. The phase modulator of OPA is composed of two electrodes, one electrode and the other electrode. A square, horizontal type of light transmission and TE polarization of the waveguide is necessary. Nb2O5 1st, EO 2nd, SiO2 1st, SiO2 1st, SiO2 2nd Number analysis: optimization of each waveguide: TM polarization: TE polarization: 143μm Nb2O5 waveguide light incident on the waveguide, numerical value analysis, optimization of light incident on the waveguide. Nb2O5 waveguide and metal phase change, phase change As a result, the combined loss is 3.5dB.