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。

目前的长距离光通信中，光信号首先在需要信号处理的路由器等设备中转换为电信号，经过信号处理后又转换回光信号进行传输。这种光/电/光转换和电子电路中功耗的增加已成为问题。因此，对光信号进行原样处理的全光信号处理的开发正在进行中。其中，全光存储器件能够实现先进的光信号处理，并有望在全光信号再生等应用中实现。我们一直在开发一种使用以多模干涉 (MMI) 波导为中心的双稳态激光器的全光触发器 (AOFF) 功能的提案。该AOFF具有可以与其他波导型功能元件单片集成的优点。利用这一优势，本研究的目的是利用AOFF，利用光集成电路来处理信号。通过集成光功能器件，可以降低光纤与器件之间的耦合损耗，从而有望提高效率。此外，由于可以减少所需的温度控制器的数量，因此有望显着降低功耗。今年，我们将 AOFF 与光开关单片集成，并演示了单芯片上全光分组交换机的操作。通过集成MMI型AOFF和Mach-Zehnder（MZI）型半导体光放大器（SOA）全光开关，并用AOFF输出驱动开关，成功切换了信号，并且所有信号都获得了无差错操作系统。除了 AOFF 和开关之外，SOA 也集成在芯片上。此外，为了实现高速AOFF，我们使用MZI结构制作了原型AOFF，并演示了其在100 ps宽度光脉冲下的操作。通过集成MZI型AOFF，相信可以实现更高速的光集成电路。