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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13026215/
• 关键词: 情報通信工学; 量子エレクトロニクス; 応用光学・量子光工学; フォトニックネットワーク; 光スイッチ

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。

Waveguide wavelength selection: integrated circuits, switches, and other related technologies 1. For SAW-light interaction, the lumped type of the element is selected from the elements in the 1.5μm band, and the optical waveguide is selected from the elements in the Ti02 band, and the element in the Ti02 band is exchanged. The wavelength dependence of SAW cycle number is large, and the wavelength dependence of SAW cycle number is small. Wavelength selection, interaction field, acoustic effect, and reduction methods are described. The speed of SAW transfer is higher than that of substrate, and the frequency of SAW transfer is higher than that of substrate. The FDTD system of A0 optical wavelength demultiplexing element is discussed, and the wavelength demultiplexing and time response characteristics of communication wavelength demultiplexing element are shown. WDM optical switching system and optical switch system are composed of wavelength selective optical elements. 2. Evaluation of the fundamental properties of Ce-YIG crystalline thin films on GGG substrates, such as the crystallinity and return angle of the films, in the high-speed magnetostatic surface wave (MSSW)-optical interaction. The size of the product is 1/3 of the original size. New structure, high speed, three-dimensional waveguide, element composition, theoretical analysis The multilayer structure of CeYIG and BiYIG grown on GGG substrate can be used with a density of 25mW/mm, an interaction length of 88mm, and 100% optical conversion. MSSW is the first to use the optical element in the optical phase. The analysis results show that the development of optical fiber is very much expected, and the evaluation of 0.8 rad/mm is obtained. 3. Analysis of the static amplitude enhancement characteristics of waveguide optical amplitude-increasing element in optical fiber optic fiber optic The theoretical analysis results of the amplitude increase characteristics of the input and output waveforms are shown. WDM wavelength selection technology for high efficiency, miniaturization, integration, future research needs, results, high research development is possible

项目成果

Y.Inoue, Y.Miyazaki: "Field Analysis of Optical Image Transmission Using Graded Index Waveguides"Proc. of Progress in Electromagnetics Research Symposium(PIERS 2001), Osaka. 511 (2001)

Y.Inoue，Y.Miyazaki：“使用渐变折射率波导的光学图像传输的场分析”Proc。

井上, 宮崎: "グレーデッド・インデクス型光導波路における画像伝送および空間フィルタリング"電気学会論文誌C. 121C・12. 1801-1806 (2001)

宫崎井上：“渐变折射率光波导中的图像传输和空间滤波”日本电气工程师学会会刊 C. 121C・12 1801-1806 (2001)。

Y.Miyazaki: "Radio Wave Absorption Analysis of Coated Elliptic Cylinders with Lossy Magnetic Ferrite Films using Conformal Mapping Method"Proc. of EMC2002, Beijing(発表予定). (2002)

Y.Miyazaki：“使用共形映射方法对带损耗磁性铁氧体薄膜的涂层椭圆柱进行无线电波吸收分析”，EMC2002，北京（待提交）。

Y.Inoue, Y.Miyazaki: "Parallel Transmission and Spatial Filtering in a Graded-Index Optical Planar Waveguide"The 8th Microoptics Conference (MOC'01), Osaka. 274-277 (2001)

Y.Inoue、Y.Miyazaki：“渐变折射率光学平面波导中的并行传输和空间滤波”第八届微光学会议 (MOC01)，大阪。

Y.Miyazaki: "Partial Coherence Characteristics of Polarization and Field Intensity of Propagating Modes in Plastic Optical Fibers with Random Anisotropic Inhomogeneities"Proc. of Progress in Electromagnetics Research Symposium(PIERS 2001), Osaka. 496 (200

Y.Miyazaki：“具有随机各向异性不均匀性的塑料光纤中传播模式的偏振和场强的部分相干特性”Proc。