ビーム伝搬法による金属光導波線路の導波特性の解明と光機能素子への応用

利用光束传播法阐明金属光波导线路的波导特性及其在光学功能器件中的应用

• 批准号: 05J02897
• 负责人: 山崎 智英
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Hosei University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J02897/
• 关键词: 金属光導波線路; 表面プラズモンポラリトン; TE; TM波分割器; ビーム伝搬法; 方向性結合器; 固有モード; フルベクトル解析; 虚軸法; 固有モード解析

前年度は,金属光導波線路の応用として,モード変換を利用した分岐型偏波分割器を提案した.他方,偏波を分割するには,モード変換でなく複屈折性を利用する方法も考えられる.本年度は,複屈折性を利用し,TM波に対して低損失な結合導波路型偏波分割器を取り上げた.偏波分割特性を改善するため,金属膜が装荷された導波路のコア幅をわずかに広げる方法を提案し,諸特性を明らかにした.まず,両導波路のコアが同一である従来構造の特性を評価し,コアが同一の場合には,TE波のクロストークが高くなり,金属膜がない導波路側での消光比が低くなることを示した.そして,十分な偏波分割特性の得られない理由が,金属膜が装荷された導波路でのTE波の位相定数が金属膜のない導波路での位相定数に比べわずかに低くなるためであることを指摘した.次に,位相整合条件を満たすため,金属膜が装荷された導波路側のコア幅をわずかに広げた.結果として,両導波路のコアが同一である従来構造に比べ,低いクロストークと高い消光比が得られることを見出した.このとき,TE及びTM波で97%以上の高い結合効率が得られることを示した.これらの詳細な議論をIEEE/OSAの論文誌で行った.更に,金属を部分的に装荷したTE透過型光導波路を取り上げ,3次元構造の固有モード特性の評価も行っている.3次元虚軸ビーム伝搬法から得られる結果をMarcatiliの方法から得られる結果と比較し,最小伝搬損が波長0.633μmのとき約4dB/mmであることを見出した.これらの成果の一部を国際会議(Conference on Lasers and Electro-Optics)にて報告した.最終的に,平成17〜19年度に得られた研究成果を博士論文にて報告した.

In the past year, the use of metal optical waveguide lines has changed, and the use of branching polarization splitters has been proposed. The method of using the complex refractive property of the partial wave in the other direction is studied. This year, the use of complex refractive characteristics,TM wave pair, low loss, combined waveguide type polarization splitter, select the upper layer. A method for improving the polarization splitting characteristics of a metal film is proposed. In addition, the characteristics of the waveguide structure are evaluated. In the same case, the extinction ratio of the TE wave is high, and the extinction ratio of the metal film is low. The reason why the polarization splitting characteristics are obtained is that the phase constant of the TE wave in the metal film is lower than that in the metal film. Second, the phase integration conditions are not satisfied, and the metal film is loaded into the waveguide. As a result, the structure of the waveguide is different from that of the waveguide, and the extinction ratio is different from that of the waveguide. The combination ratio of TE and TM waves is more than 97%. IEEE/OSA Journal of the International Conference on Biological Diversity. In addition, the metal part of the loading is selected TE transmission type optical waveguide, the inherent characteristics of the three-dimensional structure are evaluated. The results of the three-dimensional imaginary axis are obtained. The results of Marcatili's method are compared. The minimum transmission loss is 0.633μm and about 4 dB/mm. A report was presented at the Conference on Laser and Electro-Optics. Finally, Heisei 17 ~ 19 years of research results were obtained.

项目成果

誘電体基板上に装荷された金属光導波線路のフルベクトルビーム伝搬法による固有モード解析

使用全矢量光束传播方法对介电基板上加载的金属光波导进行本征模分析

• 发表时间: 2007
• 期刊: 電子情報通信学会論文誌 J90-C・6
• 作者: Ebihara;Shiho;Tomohide Yamazaki;山崎 智英
• 通讯作者: 山崎 智英

BPM simulation of a branch-type TE/TM mode splitter using a light-guiding metal line

使用导光金属线的分支型 TE/TM 模式分离器的 BPM 仿真

• 发表时间: 2005
• 期刊: IEEE/OSA Integrated Photonics Research and Applications Technical Digest
• 作者: Okamoto M;Okada K;Tomohide Yamazaki
• 通讯作者: Tomohide Yamazaki

A Branch-Type TE/TM Wave Splitter Using a Light-Guiding Metal Line

• DOI: 10.1109/jlt.2006.889656
• 发表时间: 2007-03
• 期刊: Journal of Lightwave Technology
• 影响因子: 4.7
• 作者: T. Yamazaki;J. Yamauchi;H. Nakano

Metal-loaded TE/TM polarization splitter consisting of embedded waveguides with slightly different core width

金属负载 TE/TM 偏振分光器由芯宽度略有不同的嵌入式波导组成

• 发表时间: 2006
• 期刊: IEEE/OSA Integrated Photonics Research and Applications Technical Digest
• 作者: Okamoto M;Okada K.;Tomohide Yamazaki
• 通讯作者: Tomohide Yamazaki

Three-dimensional imaginary-distance BPM simulation of a partially metal-loaded optical waveguide

部分金属负载光波导的三维虚距 BPM 模拟

• 发表时间: 2007
• 作者: Okamoto M;Okazaki K;Shinano T;Osaki M;Takebe M.;Tomohide Yamazaki;岡本美輪・岡崎圭毅・信濃卓郎・大崎満・建部雅子;山崎 智英;Tomohide Yamazaki;Tomohide Yamazaki
• 通讯作者: Tomohide Yamazaki