半導体高速光スイッチと積層型多重リング共振器の集積化による高性能光バッファの実現

集成半导体高速光开关和堆叠多环谐振器实现高性能光缓冲器

• 批准号: 10J02813
• 负责人: 上田 悠太
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02813/
• 关键词: 積層型多重リング共振器; 高速光スイッチ; バッファ・スイッチ集積化; バッファ信号帯域幅の拡大; カスケード接続; 4x4ポート光スイッチ

【研究目的】本研究の目的は、リング共振器導波路の光群遅延特性を利用した、光バッファの実現である。特に、報告者により提案された従来のリング共振器を垂直方向へ積層化する積層型多重リング共振器構造(提案素子)によって、従来素子と比較して遅延時間や動作帯域の拡大を図る事に本研究の目的がある。更にこの提案素子を報告者がこれまでに手掛けてきた、光の進行方向を高速に切り換える光スイッチと同一基板上へ集積化する。【積層型多重リング共振器の設計と作製】まず本研究の始めとして、提案の積層型多重リング共振器の光バッファとしての性能を数値計算によって見積もった。その結果、提案素子は従来素子と比較して遅延量100ピコ秒を与える帯域幅が、1.6GHzから4.4GHzと3倍程度となり広帯域化し得る事が示された。また実験に置いても、提案素子を作製するために必要なSiとSiO_2の多層膜の形成も試みた。結果として従来のスパッタ法により素子を作製する上で許容できる精度にて形成できる事が示された。更に、提案素子を作製する準備として単層のリング共振器の作製についても手掛けた。作製素子は120ピコ秒程度の光遅延特性を有している事が実験的に見積もられている。【高速光スイッチの多ポート化】一方で、光スイッチとの集積化の観点からは、これまではそのスイッチの入出力ポートが2x2ポートであったが、より多くの多重リング共振器を集積化する観点から、光スイッチの多ポート化が必要であった。そこで従来の2x2ポートの光スイッチを単位光スイッチとして、これを直列接続(カスケード接続)する事でポート数の拡張を図った。結果として、直接接続された単位スイッチ群は従来の2x2ポートと比較して遜色のない特性を示し、これまでの2x2ポート光スイッチが4x4ポートへと問題無く拡張された。

【 Research Objective 】 The objective of this study is to グ and リ グ グ グ the 遅 extension characteristics of the <s:1> optical group in the resonant waveguide path を utilize the <s:1> た and バッファ optical reality である. に, reporter に よ り proposal さ れ た 従 to の リ ン グ resonator を vertical へ product stratification す る laminated type multiple リ ン グ resonator structure proposals (sub) に よ っ て, 従 to element is と し て 遅 delay between や 帯 domain の company, big を 図 る matter に の purpose this study が あ る. More に こ の proposal element child を reporter が こ れ ま で に hands hang け て き た を に high-speed cutting, light の direction change り え る light ス イ ッ チ と fundamental board へ set product change す る. 【 laminated type multiple リ ン グ resonator と の design system 】 ま ず の beginning this study め と し て, proposal の laminated type multiple リ ン グ resonator の light バ ッ フ ァ と し て の performance を the numerical calculation に よ っ て see product も っ た. そ の results, proposal element は 従 to element is と し て 遅 delay amount 100 ピ を コ seconds with え る 帯 domain が, 1.6 GHz か ら 4.4 GHz と level 3 times と な り hiroo 帯 domain change し る is が shown さ れ た. Youdaoplaceholder0 experiment に set up て て みた, proposed element を fabrication するために necessary なSiとSiO_2 <s:1> multilayer film <e:1> formation experiment みた. Results と し て 従 to の ス パ ッ タ method に よ り element system を son す る で on allowable で き る precision に て form で き が る things in さ れ た. More に を son, proposal making す る prepare と し て 単 layer の リ ン グ resonator の cropping に つ い て も hands hang け た. Cropping son は 120 ピ コ second degree の light 遅 delay characteristics を have し て い が る things be 験 に see product も ら れ て い る. More than the high speed light ス イ ッ チ の ポ ー ト turn 】 a で, light ス イ ッ チ と の set product change の 観 point か ら は, こ れ ま で は そ の ス イ ッ チ の into output ポ ー ト が 2 x2 ポ ー ト で あ っ た が, よ り more く の multiple リ ン グ resonator を set product change す る 観 point か ら, light ス イ ッ チ の more ポ ー ト change が necessary で あ っ た. そ こ で 従 to の 2 x2 ポ ー ト の light ス イ ッ チ を 単 a light ス イ ッ チ と し て, こ れ を inline meet 続 (カ ス ケ ー ド 続) す る matter で ポ ー ト number の company, zhang を 図 っ た. Results と し て, direct 続 さ れ た 単 a ス イ ッ チ group は 従 to の 2 x2 ポ ー ト と compare し て inferior の な い features を し, こ れ ま で の 2 x2 ポ ー ト light ス イ ッ チ が 4 x4 ポ ー ト へ と problem without く company, zhang さ れ た.

项目成果

InAlGaAs/InAlAsマッハツェンダー干渉計型高速光スイッチのカスケード接続による4x4光スイッチの低消費電力・低偏光依存動作の実現

通过级联 InAlGaAs/InAlAs 马赫曾德干涉仪型高速光开关，实现 4x4 光开关的低功耗和低偏振相关操作

• 发表时间: 2011
• 作者: 上田悠太;小山慶晃;上林和樹;藤本信二;宇高勝之;塩田貴支;北谷健
• 通讯作者: 北谷健

偏光無依存InPマッハツェンダー干渉計型光スイッチ技術

偏振无关的 InP Mach-Zehnder 干涉仪型光开关技术

• 发表时间: 2010
• 作者: 上田悠太;藤本信二;上林和樹;宇高勝之;塩田貴支;北谷健
• 通讯作者: 北谷健

ハイブリッド導波路構造を有するInAlGaAs/InAlAsマッハツェンダー干渉計型高速光スイッチの偏光無依存・広波長域動作

具有混合波导结构的 InAlGaAs/InAlAs 马赫-曾德干涉仪型高速光开关的偏振无关和宽波长操作

• 发表时间: 2010
• 作者: 上田悠太;上林和樹;藤本信二;宇高勝之;塩田貴支;北谷健
• 通讯作者: 北谷健