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交換器の研究

声/磁光波导波长选择光开关集成电路及交换器研究

基本信息

批准号：
13026215
负责人：
宮崎保光
金额：
$ 2.62万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

導波路型波長選択光スイッチング集積回路、交換器に関し検討を行い、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1.5μm帯の素子としてTi02およびプロトン交換を光導波路とした素子構成について素子設計および波長選択スイッチング特性を評価した。プロトン交換導波路としてアニールした導波路を用いた場合、SAW周波数の光波長依存性が大きくなり、狭帯域フィルタの実現が期待できる。波長選択スイッチングにおいて、相互作用領域における音響効果の重みづけによりサイドローブを低減する方法を示した。スイッチング速度を高速化するため、SAW伝搬速度の速い基板による、SAW周波数2GHz以上を用いる素子を理論的に検討した。また、A0光分波素子のFDTDシミュレーションを検討し、通信波長帯で設計した素子における波長分波・時間応答特性を示した。さらに、コリニア音響光学素子集積回路によるWDM光交換システムおよび光交換器を構成するための波長選択マトリクススイッチについて検討した。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による磁気光学効果を用いたスイッチング素子として、GGG基板上にCeドープYIG単結晶薄膜を作製し、膜の結晶性およびファラデー回転角等の基礎特性を評価した。Ceを添加することによりスイッチ素子長が1/3に小型化できることを明らかにした。また、新しい構造の高速スイッチ素子として、3次元導波路による素子構成について理論解析を行った。GGG基板上に成長CeYIGとBiYIGの多層構造を利用することにより、MSSWパワー密度25mW/mm、相互作用長88mmにおいて100%の光モード変換が可能であることを明らかにした。また、MSSWによって誘起される光位相シフトを利用した光スイッチ素子について検討を行った。解析結果より、光スイッチ素子の開発が十分期待できる、0.8rad/mmの評価が得られた。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光増幅素子の静的増幅特性の理論解析により、単位長さあたりで高い増幅利得が示され、素子の小型化・高利得化が実現できることを明らかにした。また、入力矩形パルスに対する動的増幅特性の理論解析結果、ナノ、ピコ秒オーダの入力パルスでは、出力パルス波形が変形せずに増幅可能であることを示した。WDM波長選択スイッチングの高効率化、小型化、集積化について、今後さらに検討する必要があるが、この成果をもとに、さらに高度な研究開発展開が可能となった。

我们研究了波导型波长选择性光学切换的集成电路和交换器，并取得了良好的效果。 1。使用表面声波（SAW） - 光学相互作用的集成开关设备的研究设备设计和波长选择性开关特性，使用TI02和Proton Exchange作为光波导作为1.5μm频段元件来评估设备结构。当将退火的波导用作质子交换波导时，锯频率对光波长的依赖性增加，并且可以预期狭窄的带滤波器。已经显示了一种通过在波长选择性切换中加权的声音效应来减少侧叶的方法。为了提高开关速度，我们理论上使用具有较高锯速度的底物检查了元素，并使用2GHz或更高的锯频率检查了元素。此外，检查了对A0光学反复传输器的FDTD模拟，并显示了通信波长频段中设计的设备的波长反复传动和时间响应特性。此外，已经研究了用于构建WDM光学交换系统和使用共线声学集成电路的光学交换器的波长选择矩阵开关。 2。使用微波磁磁表面波（MSSW） - 使用MSSW的磁光效应，CE掺杂的YIG单晶薄膜的磁光效应来研究高速开关设备，并在GGG底物上制造了CE掺杂的YIG YIG单晶薄膜，并评估了基本特性，例如结晶度和Faraday旋转角度。据透露，添加CE可以将开关元件长度降低1/3。此外，使用三维波导作为新的高速开关元件对设备结构进行了理论分析。通过利用Ceyig和Biyig在GGG底物上生长的多层结构，可以发现，在25 mW/mm的MSSW功率密度和88 mm的相互作用长度下，可以使用100％的光学模式转换。此外，我们研究了使用MSSW诱导的光学相移的光学开关设备。分析结果表明，评估0.8 rad/mm，预计将全面开发用于光学切换元件。 3.检查扩大放大元件和与开关元件和交换剂的整合，并使用ER-YB共掺杂的石榴石晶体薄膜对波导光学放大元件的静态扩增特性进行了理论分析，显示了每单位长度的高扩增增长，这表明可以实现微型化和设备的高增益。此外，对输入矩形脉冲的动态扩增特性的理论分析表明，可以扩增输出脉冲波形，而无需与纳米和picseconds的输入脉冲进行变形。将来将需要进一步考虑WDM波长选择性切换的效率，尺寸降低和整合，但是基于这些结果，甚至可以进行更先进的研究和开发。