Low power consumption and compact photonic device for large capacity optical telecommunication

用于大容量光通信的低功耗、紧凑型光子器件

基本信息

批准号：
19J21526
负责人：
中村文
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和2年度は、低消費電力で高速な波長選択光スイッチ(WSS: Wavelength Selective Switch)の実現に向け、1)20チャネル 2 × 2 ハイブリッドWSSのレンズ系設計、2)石英アレイ導波路回折格子 (AWG: Arrayed Waveguide Grating)を用いたハイブリッドWSSの伝送実験、3) シリコン集積型WSSの新規設計や動作実証を行った。1)前年度に作製したシリコン光回路を用いた、200 GHz間隔20チャネル2×2 ハイブリッドWSSの自由空間光学系の設計を行った。さらに設計した構成において数値解析を行い、チャネル波長での平均挿入損失12.1 dB、最小消光比66.3 dBの特性を得た。2)作製したシリコン光回路の特性やハイブリッド構成での光結合方法を確認するため、波長合波器に石英AWGを採用してWSSを構成し、10Gbpsの光変調信号の符号誤り率評価を行った。実験結果については査読付き論文誌に投稿予定である。3)ハイブリッド型WSSに加えてシリコン光回路の拡張性の高さを示すため、200GHz間隔16チャネル1×4 波面制御型WSSの設計・試作を行った。波面制御構成は損失の原因となる導波路交差を含まない構成である。チップサイズは5 mm×10 mmと小型であり、数値解析においてチャネル波長での平均損失8.6 dB、平均消光比35.7 dB、最大クロストーク-31.4 dBの特性を得た。さらに、作製した200 GHz間隔 20チャネル 1×2 Fold-back型WSSの動作確認を行った。Fold-back型は導波路交差を低減した構成である。平均消光比10.9 dBでの動作検証に成功し、実験結果に加えて動作原理や設計方法、拡張性について査読付き論文誌Journal of Lightwave Technologyに掲載されている。

2020财年，我们将重点关注1）20通道2×2混合WSS的透镜系统设计和2）石英阵列波导光栅，以实现低功耗的高速波长选择光开关（WSS） (3) 进行了硅集成WSS的新设计和操作演示。 1）利用前一年制作的硅光路，设计了20通道、200 GHz间距的2×2混合WSS自由空间光学系统。此外，我们对设计的配置进行了数值分析，获得了在通道波长处平均插入损耗为 12.1 dB、最小消光比为 66.3 dB 的特性。 2) 为了确认混合配置中所制造的硅光路和光耦合方法的特性，我们使用石英AWG作为波长复用器配置了WSS，并评估了10 Gbps Ta光调制信号的误码率。。实验结果将提交给同行评审期刊。 3）除了混合WSS之外，我们还设计并原型制作了间隔为200 GHz的16通道1×4波前控制WSS，以展示硅光电路的高可扩展性。波前控制配置是不包括导致损耗的波导交叉的配置。芯片尺寸较小，为5 mm x 10 mm，数值分析表明通道波长处的平均损耗为8.6 dB，平均消光比为35.7 dB，最大串扰为-31.4 dB。此外，我们还确认了所制造的 200 GHz 间隔、20 通道、1×2 折返 WSS 的运行情况。折返型具有减少波导交叉的结构。操作以10.9 dB的平均消光比成功得到验证，实验结果以及操作原理、设计方法和可扩展性发表在同行评审的《光波技术杂志》上。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Experimental Assessments of a Flexible Optical Data Center Network Based on Integrated Wavelength Selective Switch

基于集成波长选择开关的灵活光数据中心网络的实验评估

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Xuwei Xue;Fumi Nakamura;Kristif Prifti;Bitao Pan;Fulong Yan;Fu Wang;Xiaotao Guo;Hiroyuki Tsuda;Nicola Calabretta
通讯作者：
Nicola Calabretta

Silicon Based 1 × M Wavelength Selective Switch Using Arrayed Waveguide Gratings With Fold-Back Waveguides

使用具有折返波导的阵列波导光栅的硅基 1 × M 波长选择开关

DOI：
10.1109/jlt.2020.3048585
发表时间：
2021
期刊：
Journal of Lightwave Technology
影响因子：
4.7
作者：
Nakamura Fumi;Asakura Hideaki;Suzuki Keijiro;Tanizawa Ken;Ohtsuka Minoru;Yokoyama Nobuyuki;Matsumaro Kazuyuki;Seki Miyoshi;Ikeda Kazuhiro;Namiki Shu;Kawashima Hitoshi;Tsuda Hiroyuki
通讯作者：
Tsuda Hiroyuki

Eindhoven University of Technology(オランダ)

埃因霍温科技大学（荷兰）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Characteristics of 1×2 Silicon Wavelength Selective Switch Using Arrayed - Waveguide Gratings with Fold-Back Waveguides

采用折返波导阵列波导光栅的1×2硅波长选择开关的特性

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fumi Nakamura;Hideaki Asakura,Keijiro Suzuki;Ken Tanizaawa;Minoru Ohtsuka;Nobuyuki Yokoyama;Kazuyuki Matumaro;Miyoshi Seki;Kazuhiro Ikeda;Shu Namiki;Hitoshi Kawashima;Hiroyuki Tsuda
通讯作者：
Hiroyuki Tsuda