次世代通信に向けた超低位相雑音の集積光周波数コムに関する研究

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本研究は次世代大容量・高速通信に向けた高品質キャリア信号生成のために、マイクロコムを超低位相雑音化させることを目的としている。マイクロコムとは、低損失の半導体光導波路で形成されるリング型微小光共振器を利用してミリスケールまで縮小された光周波数コムの一種であり、周波数軸上で等間隔に並ぶ多数の周波数モードを持つ。また、一般的な半導体製造技術でシステム全体を作製可能であることから生産性や価格の面において高いアドバンテージを持つ。さらに、微小光共振器のリング半径で決定されるマイクロコムの周波数モード間隔は数百 GHzにも及ぶため、光周波数分周を利用したミリ・THz波発生による次世代通信キャリア発生等独自の応用領域を持つ。しかし、微小光共振器は熱揺らぎによる屈折率変動が比較的大きいため、発生したマイクロコムの位相雑音が増大することが知られている。位相雑音の増大は通信キャリアとしての品質を低下させるため、低位相雑音化の対策は必須である。初年度は五酸化タンタルを利用した微小光共振器の作製と、結合リング型微小光共振器を利用したマイクロコムの位相安定化に向けた光スペクトル広帯域化実験を行った。五酸化タンタル製の微小光共振器は他の代表的な媒質と比較して一桁ほど低い熱屈折率係数を持つ。そのため、発生したマイクロコムの位相雑音は本質的に低減する事が予想される。本年度では、マイクロコム発生で重要となる高い光閉じ込め性能(Q値)を持つ共振器作成プロセスの再現性の確保に取り組んだ。結合リング型微小光共振器は2つの共振周波数が相互作用するAvoided mode crossing(AMX)を強力に発生させることが出来るデバイスである。本年度では、AMXを利用した局所的な分散制御を行うことで広い周波数スパンにわたり位相整合条件が満たされ、光スペクトルが広帯域化されたマイクロコムを発生させることに成功した。