非線形光導波路分岐の双安定分波特性とその応用

非线性光波导分支的双稳态解复用特性及其应用

• 批准号: 02650286
• 负责人: 井筒 雅之
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02650286/
• 关键词: 光導波路; 光集積回路; 非線形光学; 光双安定; 非線形光導波路; 非線形導波路分岐; 光ー光スイッチ; 3次の非線形光学効果

これまでに指摘されていなかった新しい光導波現象として,3次非線形性をもつ非対称光導波路分岐が示す光双安定特性を,解析ならびに実験によって解明するとともに,これを新光機能デバイスとして応用する可能性を考究することを目的として,研究を進めた.まず,特性解析の基礎として,断面内で非線形性が不均質に分布する光導波系の光波伝搬特性に着目し解析を進めた.この様な系では,光波電界の2乗,すなわち,局所的な光強度に比例して屈折率が変化するので,モ-ドの位相定数や界分布が伝送電力に依存することになる.非線形な導波路と線形な導波路とが近接した方向性結合器型の結合系を具体例として,モ-ドの分散および界分布を明らかにした.その結果,新たに,伝送電力が一定の範囲内にある場合,3種の解の存在することが分った.内1つは非安定解であり,位相定数を伝送電力に対して表示すると,適当な結合度に対して,分散曲線が折れ,双安定的な形状を示す.この,新しい知見を基礎に,光導波路分岐の伝達特性を解析した.分岐形状の変化が十分に緩やかであるとして,先の解析結果を基に局所正規モ-ドを導出し,これにビ-ム伝搬法(BPM)を適用して解析を進めた.Y分岐およびX分岐導波路を対象に数値計算によって特性を解明し,スイッチングデバイスへの適用の可能性を考究した.非対称な非線形Y分岐導波路では,入力光電力に対して出力ポ-トを双安定的に切換える自己保持スイッチング特性の得られることが示された.また,非対称非線形X分岐では信号光と制御光とを分離することが出来,制御出強度による信号光出力ポ-トの双安定スイッチングの可能性が得られた.数値例によれば,これまでにない低光電力でのスイッチング動作が期待される.既に,初期的試作実験にも着手している.

The new optical waveguide phenomenon and the third-order nonlinear optical waveguide branching show that the optical bistable characteristics are analyzed and the new optical waveguide function is studied. The analysis of the optical wave propagation characteristics of the optical waveguide system is based on the analysis of the non-linearity and non-uniformity in the cross-section. This system is dependent on the transmission power of the optical and electrical field, and the ratio of the optical intensity to the refractive index varies. Non-linear waveguide and linear waveguide are close to each other and directional combiner-type bonding systems are specifically exemplified. As a result, three kinds of solutions exist within a certain range of transmission power. There is an unstable solution inside, and the fixed number of phases can transmit power. If the degree of combination is appropriate, the dispersion curve can be folded, and the bistable shape can be shown. This new knowledge is based on the analysis of optical waveguide divergence and transmission characteristics. The analysis results are derived from the basic regular model, and the BPM method is applied to the analysis. The Y-branch and X-branch waveguides are applied to the numerical value calculation of the image. Non-linear Y-branch waveguide, input optical power, output power, bistable switching, self-maintenance, characteristics, etc. The possibility of signal intensity, signal output and bistable state is obtained. A number of examples of low light and low power are expected. In the meantime, the initial trial operation has begun.

项目成果

Masayuki IZUTSU(Keisuke MATSUMOTO): "Microwave Phase Shifter using Optical Waveguide Structure" Tech Digest of OEC '90. 13B4ー6. 252-253 (1991)

Masayuki IZUTSU（Keisuke MATSUMOTO）：“使用光波导结构的微波移相器”OEC 90 252-253 的技术文摘。

Masayuki IZUTSU(Hiroshi MURATA): "AllーOptical Switching in Nonlinear Xーjunctions" Tech Digest of Nonlinear Optics '90. MP26. 63-64 (1991)

Masayuki IZUTSU（Hiroshi MURATA）：“非线性 X 结中的全光切换”非线性光学技术文摘 90 MP26 (1991)。

Masayuki IZUTSU(Yoshiaki KAMIYA): "Fiber Optic Array Antenna using Optical Waveguide Structure" IEEE APーS International Symposium & URSI Radio Science Meeting. Vol.2. 774-777 (1991)

Masayuki IZUTSU（Yoshiaki KAMIYA）：“使用光波导结构的光纤阵列天线”IEEE AP-S 国际研讨会和 URSI 无线电科学会议第 2 卷（1991 年）。

Masayuki IZUTSU(Takashi MIZUOCHI): "17GHz Band FiberーOptic Link Using Homodyne Detection Scheme" Tech Digest of OEC '90. 12C3ー1. 146-147 (1991)

Masayuki IZUTSU(Takashi MIZUOCHI)：“使用零差检测方案的 17GHz 频段光纤链路”OEC 90 146-147 (1991) 技术摘要。

Masayuki IZUTSU(Hiroshi MURATA): "Optical Bistability in Nonlinear Waveguide Branches" Tech.Digest of Optical Computing'90. 9Cー8. 33-34 (1991)

Masayuki IZUTSU（Hiroshi MURATA）：“非线性波导分支中的光学双稳态”《光学计算技术文摘》90C-34（1991）。