高効率・超高速光変調器の研究

進行並形光変調器では変調波である電磁波と搬送波である光波の位相速度が一致した場合(速度整合)、低電力で駆動する、高効率な光変調器が実現できる。本研究で提案した逆スロット線路は、このような速度整合が容易に得られる光変調器用電極であり、変調波の周波数の周波数10GH_Zにおける諸特性の測定から以下のような結論を得た。1.逆スロット線路の変調波伝送特性 LiNbO3基板上に形成したスロット電極の電極面を導体地板と微小間隔で対向させて逆スロット線路を構成し、スロットを伝搬する変調波の位相速度を測定した。その結果、電極面と導体地板との間隔を適当に選ぶと変調波と光波の位相速度は一致するという予測どうりの特性を示し、完全は速度整合が得られた。2.逆スロット線路への変調波の励振 取扱が容易で、汎用性のある同軸線路を介して変調波を逆スロット線路に導く、同軸一逆スロット線路変換器を検討した。逆スロット線路では電極面と導体地板とが接近しているので、電極面から同軸線路でスロットを直接励振するという、一般によく用いられている方法は不可能であり、ここでは電極面の裏面(LiNbO3面)からスロットを励振する方法を考案した。励振の特性を向上させるために、λ/4線路の特性を利用した簡便な整合回路を設けたが、変換器1個当りの損失は0.9dBと小さく、本励振手法は実用に十分供しうるものであることがわかった。3.今後の研究計画 これらの成果をもとに、LiNbO3基板にTi拡散により光導波路を製作し、光変調動作の確認を行うための実験を開始した。また逆スロット線路の伝送特性を現在有限要素法で解析しており、この光変調器の設計理論も併せて検討する予定である。

進行並形光変調器では変調波である電磁波と搬送波である光波の位相速度が一致した場合(速度整合)、低電力で駆動する、高効率な光変調器が実現できる。本研究で提案した逆スロット線路は、このような速度整合が容易に得られる光変調器用電極であり、変調波の周波数の周波数10GH_Zにおける諸特性の測定から以下のような結論を得た。1.逆スロット線路の変調波伝送特性 LiNbO3基板上に形成したスロット電極の電極面を導体地板と微小間隔で対向させて逆スロット線路を構成し、スロットを伝搬する変調波の位相速度を測定した。その結果、電極面と導体地板との間隔を適当に選ぶと変調波と光波の位相速度は一致するという予測どうりの特性を示し、完全は速度整合が得られた。2.逆スロット線路への変調波の励振 取扱が容易で、汎用性のある同軸線路を介して変調波を逆スロット線路に導く、同軸一逆スロット線路変換器を検討した。逆スロット線路では電極面と導体地板とが接近しているので、電極面から同軸線路でスロットを直接励振するという、一般によく用いられている方法は不可能であり、ここでは電極面の裏面(LiNbO3面)からスロットを励振する方法を考案した。励振の特性を向上させるために、λ/4線路の特性を利用した簡便な整合回路を設けたが、変換器1個当りの損失は0.9dBと小さく、本励振手法は実用に十分供しうるものであることがわかった。3.今後の研究計画 これらの成果をもとに、LiNbO3基板にTi拡散により光導波路を製作し、光変調動作の確認を行うための実験を開始した。また逆スロット線路の伝送特性を現在有限要素法で解析しており、この光変調器の設計理論も併せて検討する予定である。