分極反転構造を用いた高機能電気光学変調器の開発

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本研究は、研究代表者が提案している"分極反転構造を用いた高速電気光学変調技術"を利用して、10〜40GHz帯で動作する新しい小型高性能光FSK(Frequency-Shift Keying)変調器を開発することを目的とする。本年度は下記の研究成果を得た。1.光FSK変調器の動作解析分極反転構造を用いた高速光FSK変調器の動作特性の解析を行った。通常の光強度変調器に用いられるマッハツェンダー導波路干渉計ではなく、我々の研究グループが提案している3分岐導波路干渉計を用いると、簡単な駆動信号回路系で良好な光FSK変調特性が得られることを見出した。3分岐導波路干渉計の3本の光路において、同じ変調深さで、かつ、2π/3ずつ位相がずれた高周波位相変調特性を得るための、新型コプレーナ変調電極構造、および周期分極反転パターンを求めた。さらに、周期分極反転パターンにチャープをかけることにより、動作周波数帯域を大幅に拡大可能であることも明らかにした。2.設計・試作動作周波数を〜15GHz,動作波長を1.55μmとしてプロトタイプ光FSK変調器の設計・試作を行なった。デバイス作製のための電気光学材料としては、タンタル酸リチウム結晶を用いた。光導波路の作製にはプロトン交換拡散法を、分極反転構造の作製にはパルス電圧印加法を用いた。3.動作実験予備実験として、試作デバイスの電極特性、光導波特性をそれぞれ評価したところ、所期の特性を示すことを確認した。さらに、光FSK動作確認実験を行ったところ、駆動信号周波数15GHz,光波波長1.55μmにおいて、制御信号に応じたFrequency-Shift信号光波成分を観測することができた。これにより、基本光FSK変調動作の確認に成功した。