音響・磁気光学導波路型波長選択光スイッチング集積回路およびWDM交換器の研究

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導波路型波長選択光スイッチング集積回路、光交換器および光ルータに関し検討を行い、良好な成果が得られた。1.弾性表面波(SAW)-光相互作用による集積型スイッチ素子の検討コリニア音響光学(AO)相互作用を用いた波長選択スイッチ素子において、スイッチングの消光比、波長選択性の改善、およびスイッチング動特性の評価のため、FDTD法によりスイッチングに伴う光波伝搬の解析を行った。SAWテーパ型導波路により重み付けAO相互作用を行った場合のFDTD解析を行い、波長選択性のフィルタリング特性におけるサイドローブを-20dB以下に抑えられることを計算機シミュレーションにより確認した。素子の構成要素である相互作用領域、入力Y合波領域、出力Y分岐領域を一体とした素子において解析し、入力Y合波領域の光波伝搬特性がサイドローブの特性に影響を与えていることを明らかにした。2.マイクロ波静磁表面波(MSSW)-光相互作用による高速スイッチ素子の検討MSSWによる磁気光学(MO)効果を用いたスイッチング素子としてGGG基板上のCeドープBi:YIG単結晶薄膜を用いた多層構造においてスイッチングの動特性解析と高効率化のための素子最適設計を目的としてFDTD法による解析を行った。時間領域の差分にPLRC (Piecewise Linear Recursive Convolution)法を適用してシミュレーションを行い、MSSWによりTEモードからTMモードへモード変換されていることを確認した。また、より制御効率を高めるとともにスイッチの集積化に適した構成としてMSSWを集束させて伝搬させるためのMSSW導波構造について検討を行った。3.増幅素子の広帯域化とスイッチ素子・交換器との集積化の検討Er-Yb共添加ガーネット結晶薄膜を用いた導波路型増幅素子について素子構成の最適化をめざし、FDTD法による解析を行った。励起光と信号光の結合領域として方向性結合器型の構成を採用し、増幅領域において高効率に励起できることを示した。より広帯域な光増幅が可能なラマン増幅素子をLiTaO_3、基板上LiNbO_3結晶導波路を用いて検討した。電気光学効果を用いた位相整合制御が可能であることを示し、また増幅利得の理論的評価を行った。さらに、誘導ラマン散乱の基礎特性としてLiNbO_3からのラマン散乱の実験的確認を行った。波長選択的スイッチングについての実験的な検討、および光ルーティングシステムのハードウェアおよびソフトウェアに関するさらなる検討が必要であるが、この成果をもとに、さらに高度な研究開発展開が可能になった。