電気光学効果を用いた導波型光波長操作デバイス

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本研究は、電気光学的手法を用いて、コンパクトで安定性や制御性に優れた低電力駆動チューナブル光波長操作デバイス(光波長・周波数シフタ)を追究することを目的とするものである。本年度は、下記の研究成果を得ることができた。1.チューナブル光波長シフタの動作解析と設計研究代表者が提案している位相シフト周期分極反転構造SSB電気光学変調器をベースとして、これを光波長・周波数シフタとして動作させるための最適構造を追究した。周期分極反転構造をベースとした低電力動作デバイス、非周期分極反転構造をベースとした広帯域デバイスの動作解析・設計を行った。また、光導波路と進行波電極の配置を工夫することにより、従来型デバイスに比べて動作電力を1/4〜1/10に低減できることを明らかにした。さらに、3分岐導波路をベースとしてデバイスを構成すれば、駆動電力に関係なく光周波数シフタとして動作するデバイスを実現可能であることを見出した。2.デバイスの試作周期分極反転構造をベースとしたプロトタイプデバイスを試作した。基本動作確認のために可視光での動作を考え、基板にはz-cutタンタル酸リチウム(z-cut LiTaO_3)を用いた。分極反転構造の作製にはパルス電圧印加法を、光導波路の作製にはプロトン交換法を用いた。変調用コプレーナ進行波電極はAlを用いて作製した。3.動作実験掃引型ファブリーペロー干渉計を用いて試作デバイスからの出力光スペクトルを観測したところ、設計周波数15GHz付近で良好な光周波数シフタ動作を確認することができた。動作周波数特性およびDCバイアス電圧に対する出力光スペクトル特性は設計値と良く一致し、デバイスの基本動作を実証することに成功した。