多層アレイ導波路回折格子と液晶空間光変調器を用いた波長選択スイッチの研究

基于多层阵列波导光栅和液晶空间光调制器的波长选择开关研究

• 批准号: 12J06134
• 负责人: 反本 啓介
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2013)Keio University (2012)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J06134/
• 关键词: 波長選択スイッチ; 光ネットワーク; 光信号モニタ; 光信号雑音比; シリコン導波路; 液晶空間光変調器; アレイ導波路回折格子; 多層導波路; 光スイッチ; MEMSミラー; スロット構造

本研究の目的は、次世代型ネットワーク実現のためのキーデバイスである波長選択スイッチ(WSS)の開発を行い、高機能化のための設計手法を確立することである。当初の計画では「1×N型(1入力多出力型)WSS」および「N×N型(多入力多出力型)WSS」の開発としたが、動向調査によって、より大規模かつ柔軟なネットワーク実現のためには「光信号モニタ」の開発が必要であると考え、年度途中より取り組んだ。1、「1×N型WSS」 : ダブルパス型の新規な光学系を発案した。これにより導波路の製造誤差や、周囲温度変化による物性変化があったとしても、波長選択スイッチが正しく動作する。実験によりWSSを経由する信号に劣化示生じないことを明らかにし、計画にあった「温度無依存化」へ見通しを得た。当初は低損失化のための導波路製造工程開発も計画にあったが下記(2)(3)を優先したため、今後の課題とした。2、「N×N型WSS」 : WSSのモジュールの大半を占める分光光学系を、従来の約半分のサイズに低減する1-f光学系を導入し、小型化を実現した。上記光学系は、従来の2-f光学系よりもレンズの収差に対して損失が著しく悪化するため実用化が阻害されていたが、左右非対称な非球面レンズを導入するアイデアによりこれを解決した。WSSの動作実証・モジュール化を行い、ポート数が5×5、サイズが180m×170㎜×40㎜以下という、目標を上回る成果を達成した。3、「光信号モニタ」 : MMI(マルチモード干渉計)カプラを用いた新規な導波路型OSNR(光信号雑音比)モニタを提案した。位相シフタ等の能動素子を一切含まないため従来の構成よりも小型化・高速動作が可能となる点が画期的である。また、受光パワーを変数とし行列演算を行う際の係数を最適化することにより、導波路の製造誤差に対してもロバストに動作することを発見した。一般的なシリコン導波路の作製偏差に対し、±0.5dB以内の良好な精度でOSNRを測定できることを光伝搬シミュレーションにより明らかにした。以上(1)～(3)により、期待以上の成果が得られた。

这项研究的目的是开发一个波长选择性开关（WSS），这是一种用于实现下一代网络的关键设备，并建立了改善功能的设计方法。最初的计划是开发“ 1XN类型（1个输入多重输出类型）WSS”和“ NXN类型（多输入多重输出类型）WSS”，但是通过趋势调查，人们认为，要实现更大尺度和灵活的网络，需要开发光学信号监视器的开发，因此我们从中期的中期开始了。 1。“ 1×N类型WSS”：我们提出了一个新的双通光系统。这可以确保波长选择开关可以正确运行，即使波导的制造误差或由于环境温度的变化而导致物理特性的变化。实验表明，通过WSS没有信号恶化的迹象，并提出了“温度独立性”的前景。最初，还计划了减少波导制造过程以减少损失的发展，但是由于以下（2）和（3）优先考虑，这是未来的问题。 2。“ n×n型WSS”：一个1-F光学系统，它降低了频谱光学系统，该系统占大多数WSS模块的占大多数，大约是常规模型的一半，从而达到了较小的尺寸。上述光学系统受到了实际使用的阻碍，因为镜头像差的损失明显比常规2-F光学系统差，但这是通过引入不对称的非球面透镜的想法来解决的。我们证明并模块化了WSS的操作，实现了超过目标的结果，端口计数为5 x 5，大小为180m x 170mm x 40mm或更少。 3。“光信号监视器”：已提出了使用MMI（多模干涉仪）耦合器的新波导型OSNR（光信号噪声比）监视器。这是一个革命性的功能，它不包含任何有效元素，例如相位变速器，因此可以以较小的尺寸和更高的速度操作，而不是传统配置。还发现，通过使用接收能力作为变量进行矩阵计算时，通过优化系数，它可以抵抗波导的制造错误。光传播模拟表明，可以在±0.5dB之内以良好的精度测量OSNR，以用于制造典型的硅波导。以上（1）至（3）实现了超出预期的结果。

项目成果

液晶空間光変調器を用いた光スイッチ用高速収差補償アルゴリズム

使用液晶空间光调制器的光开关快速像差补偿算法

• 发表时间: 2012
• 作者: 反本 啓介;金高 健二;河島 整;森 雅彦;挟間 壽文;石川 浩;津田 裕之;上塚 尚登
• 通讯作者: 上塚 尚登

3×3 MMIカプラを用いた小型・全受動型OSNRモニタの設計

使用 3×3 MMI 耦合器设计紧凑型全无源 OSNR 监视器

• 发表时间: 2014
• 作者: 反本啓介;谷澤健;鈴木恵治郎;河島整;並木周
• 通讯作者: 並木周