高誘電率誘電体線路を用いたミリ波／光デバイスの基礎研究

本研究の目的は、将来のミリ波サブキャリア光ファイバ通信用デバイスを開発することにあり、その研究内容は、光ファイバと同程度の超高速動作を有するミリ波回路の開発と、ミリ波/光波及びミリ波/電子流デバイス用高誘電率誘電体線路の基礎研究に大別される。まず前者の研究分野においては、ミリ波集積回路用伝送線路として実績のあるNRDガイドを用い、従来実現が困難とされていた100Mbps異常の伝送速度を持つミリ波変調器を発明した。これは現存するミリ波変調器の中では最高速の性能を有し、これにより400Mbps以上の超高速データ無線伝送の実現が可能になり、無線の情報伝送容量を光ファイバレベルにまで向上させることに成功した。次に、このような超高速の情報を乗せたミリ波を光ファイバで伝送するためのミリ波/光変復調器としては、LiNbO3及びGaAsという高誘電率電体線路を用いたNRDガイドを用いる予定であるが、NRDガイドでは、使用する誘電体材料の比誘電率を高くしてゆくと、伝送波が正しく伝送されないと云う問題が生じる。この困難を解決するために、まず固有関数展開法に基づき精密に線路の電磁界を解析した。その結果、特異な伝送特性を示す原因はNRDガイドにおける基本伝送波と不要波とのモード結合に起因していることが明かになった。そこで本研究ではモード結合の起きない新たな基本伝送波を提案し、そのミリ波伝送特性を理論、実験の両面から検討した。次年度はこの新しい高誘電率NRDガイドにおいて、光波とミリ波及び電子流とミリ波の相互作用の解明を行う計画である。

本研究の目的は、将来のミリ波サブキャリア光ファイバ通信用デバイスを開発することにあり、その研究内容は、光ファイバと同程度の超高速動作を有するミリ波回路の開発と、ミリ波/光波及びミリ波/電子流デバイス用高誘電率誘電体線路の基礎研究に大別される。まず前者の研究分野においては、ミリ波集積回路用伝送線路として実績のあるNRDガイドを用い、従来実現が困難とされていた100Mbps異常の伝送速度を持つミリ波変調器を発明した。これは現存するミリ波変調器の中では最高速の性能を有し、これにより400Mbps以上の超高速データ無線伝送の実現が可能になり、無線の情報伝送容量を光ファイバレベルにまで向上させることに成功した。次に、このような超高速の情報を乗せたミリ波を光ファイバで伝送するためのミリ波/光変復調器としては、LiNbO3及びGaAsという高誘電率電体線路を用いたNRDガイドを用いる予定であるが、NRDガイドでは、使用する誘電体材料の比誘電率を高くしてゆくと、伝送波が正しく伝送されないと云う問題が生じる。この困難を解決するために、まず固有関数展開法に基づき精密に線路の電磁界を解析した。その結果、特異な伝送特性を示す原因はNRDガイドにおける基本伝送波と不要波とのモード結合に起因していることが明かになった。そこで本研究ではモード結合の起きない新たな基本伝送波を提案し、そのミリ波伝送特性を理論、実験の両面から検討した。次年度はこの新しい高誘電率NRDガイドにおいて、光波とミリ波及び電子流とミリ波の相互作用の解明を行う計画である。