全光フリップ・フロップモノリシック集積化によるワンチップ全光パケットスイッチング

具有全光触发器单片集成的单芯片全光分组交换

基本信息

批准号：
08J09521
负责人：
武田浩司
金额：
$ 0.77万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J09521/
关键词：
全光フリップ・フロップ全光信号処理全光メモリ光集積回路双安定レーザ III-V族化合物半導体 Active passive集積 Mach-Zehnder干渉計双安定レーザー多モード干渉分布ブラッグ反射鏡オフセット量子井戸 InP系化合物半導体

项目摘要

現在の長距離光通信において、信号処理を必要とするルータ部などでは光信号を一度電気信号へ変換し、信号処理を行った後に再度光信号へと変換し直して伝達を行なっている。この光/電気/光の変換および電子回路における消費電力の増大が問題となっている。そこで、光信号を光のまま信号処理を行う、全光信号処理の開発が進められている。中でも全光メモリ素子は高度な光信号処理を可能とし、全光信号再生などの用途からも実現が期待されている。我々はこれまで多モード干渉(MMI)導波路を中心とした双安定レーザを用いた全光フリップ・フロップ(AOFF)機能の提案開発を進めてきた。このAOFFは他の導波路型機能素子とモノリシックに集積化が可能であるという利点がある。この利点を生かし、AOFFを用いた光集積回路による信号処理を本研究の目的とする。光機能素子同士の集積化により、ファイバーと素子との結合損を減らすことができ、効率の改善が期待されている。また必要とする温度調節器の個数を減らすことができるため、大幅な消費電力の削減が期待されている。本年度は、AOFFを光スイッチとモノリシック集積化し、単一チップでの全光パケットスイッチ動作を実証した。MMI型AOFFとマッハ・ツェンダ(MZI)型半導体光増幅器(SOA)全光スイッチを集積し、AOFFの出力でスイッチを駆動することにより、10、40Gb/s、また4波長多重により160Gb/sの信号のスイッチに成功し、全信号方式においてエラーフリー動作を得た。チップ上にはAOFF、スイッチと合わせてSOAも集積してある。また高速なAOFFの実現に向け、MZI構造を用いたAOFFを試作し、100ps幅光パルスによる動作を実証した。MZI型AOFFを集積化することにより、さらに高速な光集積回路が実現できるものと考えられる。

在当今的长距离光通信中，需要信号处理的路由器将光学信号转换为电信号，然后在执行信号处理后将其转换回光学信号，然后再次传输。这种光学/电气/光转换和电子电路中的功耗增加正成为一个问题。因此，正在开发全光信号处理，其中光学信号作为光处理。其中，全光记忆元素允许高级光信号处理，并有望在诸如全光信号繁殖等应用中实现。我们一直在使用Bistable激光器（主要是多模型干扰（MMI）波导）提出和开发全光触发器（AOFF）函数。该AOFF的优点是它可以与其他波导功能元素进行单层集成。这项研究旨在利用使用AOFF的光学集成电路来利用这一优势来进行信号处理。通过将光学功能元件纳入在一起，可以降低纤维和元素之间的耦合损失，并有望提高效率。此外，由于可以减少所需的温度控制器的数量，因此希望能够大大降低功耗。今年，AOFF与光学开关进行了单层整合，这表明了全光数据包开关在单个芯片上的操作。通过集成了MMI型AOFF和MACH-ZEHNDER（MZI）型半导体光放大器（SOA）全光开关，并随着AOFF的输出而推动开关，该开关已成功切换为10、40GB/s和160GB/S信号，通过4波长多发性多路，从而在所有信号系统中通过4个波动系统，在所有信号中都在所有信号中。 SOA还集成在芯片上，以及AOFF和开关。为了实现高速AOFF，我们还使用MZI结构生产了AOFF，并以100PS宽的光脉冲证明了操作。通过集成MZI型AOFF，可以认为甚至可以实现更快的光学集成电路。