氏名

ウタカ カツユキ

宇高 勝之

職名

教授 (https://researchmap.jp/read0078150/)

所属

(基幹理工学部)

連絡先

メールアドレス

メールアドレス
utaka@waseda.jp

住所・電話番号・fax番号

住所
〒169-8555新宿区 大久保3-4-1 
電話番号
03-5286-3394
fax番号
03-5286-3394

URL等

WebページURL

http://faculty.web.waseda.ac.jp/utaka/

研究者番号
20277817

本属以外の学内所属

兼担

理工学術院(大学院先進理工学研究科)

理工学術院(大学院基幹理工学研究科)

研究院(研究機関)/附属機関・学校(グローバルエデュケーションセンター)

学内研究所等

理工学総合研究センター

兼任研究員 1989年-2006年

グリーンデバイス研究所

研究所員 2010年-2013年

ナノテクノロジー研究所

研究所員 2007年-2014年

低消費電力光インターコネクション研究所

プロジェクト研究所所長 2012年-2014年

低消費電力光インターコネクション研究所

研究所員 2012年-2014年

グリーンデバイス研究所

研究所員 2014年-2014年

グリーンデバイス研究所

研究所員 2015年-2018年

低消費電力光インターコネクション研究所

研究所員 2015年-

ナノテクノロジー研究所

研究所員 2015年-

各務記念材料技術研究所

兼任研究員 2017年-2018年

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2006年-2018年

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2018年-

低消費電力光インターコネクション研究所

プロジェクト研究所所長 2017年-2021年

学歴・学位

学歴

-1976年 早稲田大学 理工学部 電子通信学科
-1981年 東京工業大学 理工学研究科 電子工学

学位

工学博士 課程 東京工業大学(日本) 電子デバイス・電子機器

経歴

1981年-1995年国際電信電話株式会社研究所研究員
1985年-1986年カリフォルニア工科大学客員研究員
1995年-現在 早稲田大学教授

所属学協会

電子情報通信学会 ソサエティ副会長、東京支部評議員

電子情報通信学会 光エレクトロニクス研究会専門員、フォトニックネットワーク研究会専門委員、次世代ナノ技術に関する研究会

応用物理学会 編集委員

米国電気電子学会(IEEE) 会員

応用物理学会英文論文紙 編集集員

受賞

電子通信学会篠原学術記念賞

1985年

研究分野

キーワード

フォトニクス

科研費分類

工学 / 電気電子工学 / 電子デバイス・電子機器

研究テーマ履歴

1995年-光ネットワーク用光集積デバイス

研究テーマのキーワード:光スイッチ、波長フィルタ、シリコンフォトニクス、ポリマーフォトニクス、プラズモンセンサー

個人研究

1995年-光ファイバ通信用半導体光デバイス

研究テーマのキーワード:光スイッチ、波長変換、波長多重

機関内共同研究

1995年-光ファイバ通信用半導体光デバイス

研究テーマのキーワード:光スイッチ、波長変換、波長多重

国内共同研究

1998年-多次元回折格子による光機能デバイス

研究テーマのキーワード:サブ波長回折格子,干渉露光,反射率制御

個人研究

1998年-多次元回折格子による光機能デバイス

研究テーマのキーワード:サブ波長回折格子、干渉露光、反射率制御

国内共同研究

1997年-化合物半導体低次元量子構造の作成及び光機能デバイス化

研究テーマのキーワード:量子ドット,InAs,MBE成長

個人研究

光通信・光情報処理用半導体光デバイス及び光機能材料

個人研究

論文

Ultra-Low Power Optical Switches (invited)

Katsuyuki Utaka

Proc. of Optical Fiber Communication Conference/National Fiber Optic Engineers Conference (OFCNFOEC 2011)OMK62011年03月-

Short length of single walled-carbon nano tubes for application to optical devices

Shinichiro Kato, Yusuke Miyazaki, Tadashi Takashima, and Katsuyuki Utaka

Proc. of 15th OptoElectronics and Communications Conference (OECC2010)8E2-22010年07月-

High sensitive surface plasmon resonance sensor in metallic grating loaded waveguide

Hirofumi Shimazu, Kouichi Takasaki, and Katsuyuki Utaka

Proc. of 15th OptoElectronics and Communications Conference (OECC2010)9D4-42010年07月-

Proposal of InAlGaAs/InAlAs/InP 1×2 Cross-point Optical Switch with Refractive Index Modulation of MMI and 45° TIR Mirror

Shinji Fujimoto, Yuta Ueda, kazuki Kambayashi, and Katsuyuki Utaka

Proc. 22nd International Conference on
Indium Phosphide and Related Materials (IPRM2010)WeP202010年05月-

Very low-power, polarization-independent, and high-speed polymer thermo-optic switch

Nan Xie, Takafumi Hashimoto, and Katsuyuki Utaka

Photon. Technol. Lett.vol.21(No.24)p.1861 - 18632009年-

Very Low Power Operation of Compact MMI Polymer Thermo-optic switch

Nan Xie, Takafumi Hashimoto, and Katsuyuki Utaka

Photon. Technol. Lett.vol.21(No.18)p.1335 - 13372009年-

Polarization-independent Low-Crosstalk Operation of InAlGaAs/InAlAs Mach-Zehnder Interferometer-Type Photonic Switch with Hybrid-Waveguide Structure

Yuta Ueda, Shinya Nakamura, Shinji Fujimoto, Hiroto Yamada, Katsuyuki Utaka, Takashi Shiota, and Takeshi Kitatani

Photon. Technol. Lett.vol.21(No.16)p.1119 - 11202009年-

Fabrication and evaluation of polymer waveguide Bragg filter by one-step nanoimprint using three-demensional mold-mask

Takafumi Hashimoto, Nan Xie, Takuya Tatsuzaki, Hiroaki Mori, Jun Mizuno, and Katsuyuki Utaka

Proc. of 15th Microoptics Conference (MOC'09),2009年10月-

Polarization-Independent and Low-Current Operation of InAlGaAs/InAlAs Mach-Zehnder Interferometer-Type Photonic Switch with Hybrid-Waveguide Structure for Optical Packet Switching

Yuta Ueda, Shinya Nakamura, Shinji Fujimoto, Hiroto Yamada, Katsuyuki Utaka, Takashi Shiota, and Takeshi Kitatani

Proc. of 35th European Conference and Exhibition on Optical Communication (ECOC 2009)No.4.2.52009年09月-

Proposal and design of sub-mW and high-speed polymer thermo-optic switch

Nan Xie, Takafumi Hashimoto, and Katsuyuki Utaka

Proc. of International Conference of Photonics in Switching (PS2009)PT-32009年09月-

Ultimate-low power consumption, polarization-independent, high-speed, and compact polymer thermo-optic switch

Nan Xie, Takafumi Hashimoto, and Katsuyuki Utaka

Proc. of Optical Fiber Communication / National Fiber Optic Engineers Conf. (OFC/NFOEC2009)OW052009年03月-

Versatile optical switching of 4×4 slotted multi‐mode interference phase‐arrayed photonic switch

Shinya Nakamura, Yuta Ueda, Shinji Fujimoto, Hiroto Yamada and Katsuyuki Utaka

Proc. of The 14th MICROOPTICS CONFERENCE (MOC2008)P742008年09月-

Optimal Design of an InAlGaAs/InAlAs Mach-Zehnder Type Multi-Mode Interference Photonic Switch (MIPS-MZ) for Polarization-Independent and Low-Crosstalk Switching Operation

Yuta Ueda, Shinya Nakamura, Katsuyuki Utaka

Proc. of Int. Conf. on Photonics in Switching (PS2008)D-06-52008年08月-

Very-low-current operation of InAlGaAs/InAlAs/InP Mach-Zehnder interferometer-type multi-mode interference photonic switch (MIPS-MZ)

Yuta Ueda, Shinya Nakamura, Katsuyuki Utaka, Takashi Shiota, Takeshi Kitatani

Proc. of Int. Conf. on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM2008)WeA3.42008年05月-

Compact and Low Power Operation Thermo-optic MMI-based Polymer Photonic Switch

Nan Xie and Katsuyuki Utaka

Proc. of 13th OptoElectronics and Communication Conference (OECC2008)2007年07月-

Very-Low-Current and High-Speed Switching Operation of InAlGaAs/InAlAs/InP Mach–Zehnder Interferometer-Type Photonic Switch

Yuta Ueda, Shinya Nakamura, Katsuyuki Utaka, Takashi Shiota, and Takeshi Kitatani

Appl. Phys. Expressvol.1(No.9)p.0923012008年-

Tunable monolithic DWDM band-selection interleaver filter switch on silicon-on-insulator substrate

Zhigang Wu, Soichiro Honda, Junya Matsui, Katsuyuki Utaka, Tomohiko Edura, Masahide Tokuda, Ken Tsutsui, and Yasuo Wada

J. Lightwave Technol.vol.26(No.19)p.3363 - 33682008年-

Largely-Tunable Wide Band Bragg Gratings Fabricated on SOI Rib Waveguides Employed by Deep-RIE

Soichiro Honda, Zhigang Wu, Katsuyuki Utaka, Junya Matsui, Tomohiko Edura, Masahide Tokuda, Ken Tsutsui, and Yasuo Wada

Electron. Lett.vol.43(No.11)p.630 - 6312007年11月-

Design for ultra-compact high-speed semiconductor photonic switch by introducing high-D structure and bend waveguides with Mach-Zehnder interferometer

Yuta Ueda, Tomohiro Ishikawa, Shinichi Nakamura, and Katsuyuki Utaka

Proc. of International Conference on Photonics in Switching (PS2007)TuA3.32007年08月-

Analysis of optical signal regenerating performance by nonlinear directional coupler loaded with SOA and long-period grating

Takanori Ochiai, Yasuhiro Kawakami, and Katsuyuki Utaka

Proc. of International Conference on Photonics in Switching (PS2007)TuP32007年08月-

Fabrication and evaluation of tunable band-selection interleaver switch on silicon waveguide

Junya Matsui, Soichiro Honda, Zhigang Wu, Katsuyuki Utaka, Tomohiko Edura, Masahide Tokuda, Ken Tsutsui, and Yasuo Wada

Proc. of 12th OptoElectronics and Communication Conference / International Conference on Integrated Optics and Optical Communication (OECC/IOOOC2007)12E4-42007年07月-

Design on polarization independent side-long-period-grating loaded semiconductor waveguide-type gain equalizing devices

Kenichi Terada, Eiji Fujii, Zhigang Wu, and Katsuyuki Utaka

Proc. of 19th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM2007)PB142007年05月-

Analysis of InAlGaAs/InAlAs/InP multi-mode interference photonic switch with Mach-Zehnder interferometer for higher switching performances

Yuta Ueda, Tomohiro Ishikawa, and Katsuyuki Utaka

Proc. of 19th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM2007)PB152007年05月-

2光束干渉露光法による大面積2次元周期構造を用いた多次元フォトニック結晶構造装荷InAlGaAs多重量子井戸構造の光励起発光特性

中岡宏、本間圭祐、中尾正史、宇高勝之、佐藤尚、川上彰二郎、永沼充、井筒雅之

電子情報通信学会論文誌vol.J90-C(No.1)p.60 - 682007年01月-

Proposal of a novel MMI-based NxN non-blocking optical ring switch

Nan Xie and Katsuyuki Utaka

Proc. of Optical Fiber Conference (OFC2007)JThA232007年03月-

Tunable wavelength-band switch using large coupling-coefficient Bragg grating on SOI rib waveguide

Zhigang Wu, Soichiro Honda, Junichiro Matsui, Katsuyuki Utaka, Tomohiko Edura, Masahide Tokuda, Ken Tsutsui, and Yasuo Wada

Proc. of International Conference on Photonics in Switching (PS2006)No.7.32006年10月-

Size control of InAs SK dots on stripe-patterned GaAs substrate by MBE growth

● Shun Todoroki, Akihito Mitsuuchi, Keichi Hayashida, Shinsuke Takashima, Katsuyuki Utaka, Tomohiko Edura, and Yasuo Wada

Proc. of 14th International Conference on Molecular Beam EpitaxyThP-32006年09月-

Fabrication and evaluation of large-coupling Si Bragg gratings on SOI rib waveguides employed by Deep-RIE

Soichiro Honda, Kazuhiko Nakamura, Zhigang Wu, Katsuyuki Utaka, Tomohiko Edura, Masahide Tokuda, Ken Tsutsui, and Yasuo Wada

Proc. of 11th OptoElectronics and Communication Conference (OECC2006)5B1-52006年07月-

High-performance of InAlGaAs/InAlAs/InP multi-mode interference photonic switch with partial index-modulation region (MIPS-P)

Tomohiro Ishikawa, Shingo Kumai, Katsuyuki Utaka, Hidetaka Amanai, Kaori Kurihara, and Kenji Shimoyama

Proc. of 18th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM2006)MA1.22006年05月-

Operational design on high-speed semiconductor optical amplifier with assist light for application to wavelength converters using cross-phase modulation

Atsushi Matsumoto, Kosuke Nishimura, Katsuyuki Utaka, and Masashi Usami

J. Quantum Electron.vol.42(No.3)p.313 - 3232006年03月-

High-speed optical switching of InAlGaAs/InAlAs multi-mode interference photonic switch with partial index-modulation region (MIPS-P)

Shingo Kumai, Tomohiro Ishikawa, Atsuki Okazaki, Katsuyuki Utaka, Hidetaka Amanai, Kaori Kurihara, and Kenji Shimoyama

IEICE Electronics Express (ELEX)vol.2(No.22)p.1 - 52005年-

Long-period-grating-loaded semiconductor separate-confinement heterostructure waveguide for polarization-independent gain-equalizing devices

Hiromasa Tabuchi, Takatoshi Abe, Kennichi Terada, and Katsuyuki Utaka

Japanese J. Appl. Phys.vol.44(No.49)p.L1488 - 14902005年-

Implementation of tapered multimode interference lightwave combiner on Silicon-on-insulator substrate with negligible back-reflection

Zhigang Wu, Kazuhiko Nakamura, Soichiro Honda, Katsuyuki Utaka, Tomohiko Edura, Ken Tsutsui, and Yasuo Wada

Japanese J. Appl. Phys.vol.44(No.29)p.L923 - L9252005年-

Study on tapered multimode interference-based coherent lightwave combiners

Zhigang Wu and Katsuyuki Utaka

IEICE Trans. on Electron.vol.E88-C(No. 5)p.1005 - 10122005年05月-

High-speed optical switching of InAlGaAs/InAlAs multi-mode interference photonic switch with partial index-modulation region (MIPS-P)

Singo Kumai, Tomohiro Ishikawa, Atsuki Okazaki, Katsuyuki Utaka, Hidetaka Amanai, Kaori Kurihara, and Kenji Shimoyama

Proc. of Optical Fiber Conference (OFC2006)OWI732006年03月-

Photonic Devices using Semiconductor Multimode Interference Waveguides for Optical Network (invited)

Katsuyuki Utaka

Proc. of 10th OptoElectronics and Communication Conference (OECC2005)7E232005年07月-

A novel multimode interferometer combiner without inner reflections

Zhigang Wu, Kazuhiko Nakamura, Soichiro Honda, Katsuyuki Utaka, Tomohiko Edura, and Yasuo Wada

Proc. of 10th OptoElectronics Communication Conference (OECC2005)7E2-12005年07月-

Long-period grating loaded semiconductor separate confinement heterostructure (SCH) waveguide for polarization-independent gain equalizing devices

Takatoshi Abe, Hiromasa Tabuchi, Kennichi Terada, and Katsuyuki Utaka

Proc. of 17th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM'05)WP-422005年05月-

Fabrication of large-area and very uniform two-dimensional sub-micron periodic patterns on 1500nm range multi-quantum well structures using two-time laser holography

Hiroshi Nakaoka, Shuhei Murakami, Takatoshi Nakano, Keisuke Honma, Katsuyuki Utaka, and Masashi Nakao

Proc. of 16th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM'04)TP-112004年05月-

Fabrication of InGaAsP/InP coupled waveguides loaded with long period grating for gain equalizing device

Junya Oishi, Takatoshi Abe, Hiromasa Tabuchi, and Katsuyuki Utaka

Proc. of 16th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM'04),TP-292004年05月-

Optimal design of a signal combiner based on horn-shaped multimode interference waveguide

Wu and Katsuyuki Utaka

Proc, of 9th OptoElectronics Communication Cnference/3rd International Confernce on Optical Internet (0ECC/COIN2004)13P-1162004年07月-

Analysis on dynamic behavior of Michelson Interferometer-type wavelength converter with multi-mode interference coupler (MIWC-MMIC)

Atsushi Matsumoto, Katsuyuki Utaka, Tatsuya Asai, Masanori Ozaki, and Taiji Minagawa

Proc. of 9th OptoElectronics Communication Cnference/3rd International Confernce on Optical Internet (OECC/COIN2004),16E2-12004年07月-

2x2 Multi-mode interference photonic switch with partial index-modulation regions (MIPS-P) using InAlGaAs/InAlAs for higher performance

Atsuki Okazaki, Shingo Kumai, Yutaka Muramoto, Masatoshi Kawata, Katsuyuki Utaka, Kaori Kurihara, and Kenji Shimoyam

Proc. of 10th Microoptics Conference (MOC’04)G-52004年08月-

Spectral chirping suppressed wavelength conversion at 10Gbit/s using cross gain modulation in semiconductor optical amplifier with injection of counter-propagating assist light

Tomonori Yazaki, Ryo Inohara, Kousuke Nishimura, Masahi Usami, Atsushi Matsumoto, and Katsuyuki Utaka

Proc. of 19th International Semiconductor Laser Conference (ISLC2004)ThP142004年09月-

Michelson interferometer-type wavelength converter integrated with multi-mode interference coupler ; fundamental characteristics

Keitaro Yoshioka, Kohji Miyazaki, Katsuyuki Utaka, Kei Uchida, and Atsushi Matsumoto

Japanese J. Appl. Physvol.43(No.6A)p.3424 - 34282004年06月-

Horn-shaped multimode interference-based Nx1 combiners

5th Pacific Rim conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/PR'03)THP-(8)/62003年12月-

Simulation of fast-recovery cross-modulation characteristics in semiconductor optical amplifier with assist light

8th OptoElectronics Communications Conference (OECC'03)16F4-32003年10月-

A compact narrow-band tunable optical transversal filter

8th OptoElectronics Communications Conference (OECC'03)16A4-22003年10月-

Low input-signal-power wavelength converter based on Bragg grating array

Photonics in Switching (PS'03)We.PA42003年09月-

DTCL-MPCVD装置におけるナノ周期構造でパターニング処理を行ったSi基板上でのカーボンナノチューブの作製

第51回応用物理学関係連合講演会(春季)30a-ZX-12004年03月-

MQW基板上への2次元ナノ周期配列パターンの作製と光学評価

第51回応用物理学関係連合講演会(春季)31a-M-12004年03月-

長周期回折格子を装荷した結合光導波路構造によるInGaAsP/InP半導体利得等化器に関する基礎検討

第51回応用物理学関係連合講演会(春季)30p-ZV-42004年03月-

部分屈折率変調多モード干渉型光スイッチ(MIPS-P)の作製と評価

第51回応用物理学関係連合講演会(春季)30p-ZV-32004年03月-

ホーン型多モード干渉導波路を用いた2x1結合器の特性解析

第51回応用物理学関係連合講演会(春季)28p-N-22004年03月-

半導体光増幅器における相互変調、利得回復時間の入射光波長依存性

第51回応用物理学関係連合講演会(春季)30a-ZZ-102004年03月-

半導体光増幅器における相互変調高速回復に対するアシスト光入射方向の影響

2003年ソサエティ大会(秋季)C-4-512003年09月-

Si基板上への2次元ナノ周期配列パターンの作製とその応用

第64回応用物理学会学術講演会(秋季)31p-W-192003年09月-

Analysis of a compact tunable optical transversal filter

第64回応用物理学会学術講演会(秋季)1p-YK-92003年09月-

長周期回折格子を装荷した結合光導波路の透過特性に関する解析

第64回応用物理学会学術講演会(秋季)31a-YK-82003年09月-

Multi-mode interference photonic switches (MIPS)

IEEE J. Lightwave TechnologyVol.20, No.4, pp.675-6812002年04月-

Fabrication of Michelson interferometer-type wavelength converter integrated with multi-mode interference coupler (MIWC-MMIC)

18th IEEE International Semiconductor Laser Conference (ISLC'02)WA62002年09月-

Analysis on 4x4 non-blocking optical switch using seven-staged 2x2 multi-mode interference photonic switches with partial-index modulation regions (MIPS-Ps)

International Conference on Optical Internet and Topical Meeting on Photonics in Switching (COIN+PSヤ02)TuA52002年07月-

Fabrication of 3D photonic crystals on 2Dpatterned InP substrates

14th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM'02)P2-172002年05月-

Femto-second-laser induced photoemission from InP-based MQW structure with over-cladding layer of 3-dimensional Si/SiO2 photonic crystals fabricated by autocloning technology

6th International Symposium on Contemporary Photonics Technology (CPT '03)E-32003年01月-

Fabrication of 3D a-Si/SiO2 photonic crystals on 2D sub-micron-patterned Si substrates

6th International Symposium on Contemporary Photonics Technology (CPT '03)D-102003年01月-

Optical characteristics of 3D-photonic crystals fabricated on 2D-paterned semiconductor substrates by autocloning technology

6th International Symposium on Contemporary Photonics Technology (CPT '03)D-112003年01月-

7段2x2部分屈折率変調多モード干渉型光スイッチによる4x4ノンブロック光スイッチ動作の解析

第63回応用物理学会学術講演会(秋季)24p-B-32002年09月-

Si基板上自己クローニング3次元フォトニック結晶

第63回応用物理学会学術講演会(秋季)25a-YA-62002年09月-

InP基板上自己クローニング3次元フォトニック結晶(2):構造解析

第63回応用物理学会学術講演会(秋季)25a-YA-72002年09月-

InP基板上自己クローニング3次元フォトニック結晶(3):スペクトル解析

第63回応用物理学会学術講演会(秋季)25a-YA-82002年09月-

InP基板上自己クローニング3次元フォトニック結晶(4):発光特性

第63回応用物理学会学術講演会(秋季)25a-YA-92002年09月-

The study on the shift of center wavelength of fiber Bragg gratings under pure torsion

第63回応用物理学会学術講演会(秋季)26a-ZH-222002年09月-

InP基板上自己クローニング3次元フォトニック結晶

電子情報通信学会ソサエティ大会(秋季)C-4-82002年09月-

ファブリ・ペロー共振器によるITG構造を用いた半導体波長選択フィルタの作製

第50回応用物理学関係連合講演会(春季)28a-ZK-292003年03月-

半導体光増幅器の相互変調特性シュミレーション ーデバイス長依存性ー

第50回応用物理学関係連合講演会(春季)29a-ZK-232003年03月-

半導体光増幅器の相互変調特性シュミレーション ムバイアス光依存性

第50回応用物理学関係連合講演会(春季)29a-ZK-242003年03月-

2次元周期構造を形成したInGaAsP/InP多層膜上へのa-Si/SiO23次元フォトニック結晶の作製

第50回応用物理学関係連合講演会(春季)27p-YN-32003年03月-

MBE法によるGaAs (001)加工基板上へのInAs量子ドットの1次元配列形成の基礎検討

第50回応用物理学関係連合講演会(春季)29a-YA-72003年03月-

2x2部分変調屈折率変調多モード干渉型光スイッチ(MIPS-Pの7段構成による4x4ノンブロッキング光スイッチの動作解析

電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会OPE2002-37/LQE2002-922002年07月-

光情報ネットワーク

オーム社2002年06月-

InGaAsP MQW上a-Si/SiO2 3D-PC

日経産業新聞5/92002年05月-

Fundamental evaluation of semiconductor waveguide-type in-line wavelength selective filters with Fabry-Perot etalon resonator

13th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM'01)WP-112001年05月-

InP 2D nano-hole arrays fabricated by two times laser holography

13th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM'01)WP-362001年05月-

Fabrication and fundamental evaluation of semiconductor waveguide-type in-line wavelength selective filters with Fabry-Perot etalon resonator

SubOptic 2001 International ConventionP4.3.82001年05月-

Analysis and fabrication of current-defined multi mode interference photonic switches with partial index-modulation regions (MIPS-P)"

6th Optoelectronics and Communications Conference / Integarated Optics and Optical Communication Conference (OECC/IOOC2001)PO.2.032001年07月-

4×4部分屈折率変調多モード干渉型光スイッチ(MIPS-P)の特性解析

第62回応用物理学会学術講演会(秋季)14a-Y-32001年09月-

多モード干渉導波路を利用したマイケルソン干渉型波長変換素子の試作

第62回応用物理学会学術講演会(秋季)13p-Y-162001年09月-

2重干渉露光法により作製したモールドによる理想細孔配列アルミナナノホールアレー

第62回応用物理学会学術講演会(秋季)13a-YB-112001年09月-

ファブリ・ペロエタロン共振器構造を用いた半導体導波路インライン型波長選択フィルタの基礎検討

電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会OPE2001-38/LQE2001-372001年07月-

部分屈折率変調多モード干渉型光スイッチ(MIPS-P)の基本特性

電子情報通信学会光スイッチング研究会PS 2001-322001年10月-

Large area InP submicron two-dimentional (2D) periodic structures fabricated by two-time laser holography

Jpn. J. Appl. Phys.Vol.41, Pt.1, No.2B, pp.1085-10892001年02月-

ナノ加工基板上へのMBE成長のための基礎検討

第61回応用物理学会学術講演会(秋季)5a-ZA-52000年09月-

2重干渉露光によるInP基板上への2次元ナノ周期配列パタンの形成

第61回応用物理学会学術講演会(秋季)3p-ZN-82000年09月-

Proposal of versatile multi-mode interference photonic switches with partial-index modulation regions (MIPS-P)

Electronics Letters36, 6, pp.533-5342000年03月-

Novel wavelength converter using multi-mode interference semiconductor optical amplifier (MIWC)

25th European Conference on Optical Communication (ECOC'99)P2.151999年09月-

New structure of multi-mode interference photonic switches with partial index-modulation regions (MIPS-P)

5th Asia-Pacific Conference on Communications / 4th Optoelectronics and Communications Conference (APCC/OECC'99)C2S41999年10月-

部分屈折率変調多モード干渉型光スイッチ(MIPS-P) のスイッチング特性

第60回応用物理学会学術講演会(秋季)3p-ZB-51999年09月-

多モード干渉を利用した波長変換素子(MIWC)の試作

第60回応用物理学会学術講演会(秋季)4a-ZB-61999年09月-

2重干渉露光による大面積ナノドット配列パタンの形成

第60回応用物理学会学術講演会(秋季)3p-D-171999年09月-

多モード干渉型半導体光増幅器の利得飽和特性の解析

第47回応用物理学会学術講演会(春季)29p-ZF-102000年03月-

多モード干渉導波路型光スイッチ

特願平11-3696461999年12月-

InGaAsP/InP multi-mode interferece photonic switches for monolithic photonic integrated circuits

Japanese J. Appl. Phy., Part 138, 2B, pp.1269 - 12721999年02月-

Proposal of novel InGaAsP/InP multi-mode interferece photonic switches

10th International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM '98)ThP-451998年05月-

多モード干渉型光スイッチ(MIPS) の試作とスイッチ特性(I)

第59回応用物理学会講演会(秋季)17a-X-91998年09月-

広角FD-BPM法による多モード干渉型光ス<span></span>イッチの特性解析

電子情報通信学会総合大会(春季)C-3-1651999年03月-

ナノプリント法によるInP基板への回折<span></span>格子形成

第46回応用物理学関係連合講演会(春<span></span>季)18a-ZL-81999年03月-

応用物理用語大事典

オーム社1998年04月-

通信の百科事典

丸善1998年07月-

速解光サイエンス辞典

オプトロニクス社1998年10月-

光回路素子および光集積回路

特願平11-2021999年01月-

MIPS (Multi-Mode Interference Photonic Switches) の基本特性の解析(I)

第45回応用物理学関係連合講演会(春季)29a-SZL-81998年03月-

斜め回折格子を用いたモード変換による波長フィルタの基礎検討

第45回応用物理学関係連合講演会(春季)29a-SZL-131998年03月-

グレーティング密度変調による逆方向結合導波路型光フィルタのサイドローブ抑圧

第45回応用物理学関係連合講演会(春季)29a-SZL-181998年03月-

多モード干渉導波路を用いた半導体レーザの低出射角化

第45回応用物理学関係連合講演会(春季)30a-ZH-61998年03月-

A novel add and drop wavelength multiplexer using grating-assisted vertical contra-directional coupler

Int' Topical Meeting on Photonics in Switching (PS'96)PMC-51996年04月-

Proposal of new narrow-band wavelength filter using grating-assisited vertical contra-directional coupler

8th Int'l Conf. On Indium Phosphide and Related Materials (IPRM'96)TuP-C231996年04月-

MPCVDにおけるa-Si:H膜のフォトルミネッセンス(II)

第57回応用物理学会学術講演会(秋季)8p-ZR-171996年09月-

MMI (Multi-Mode Interference) を利用した光スイッチ

第44回応用物理学関係連合講演会(春季)26a-SP-241997年03月-

Optically controlled S- and N-shaped negative differential resistance by resonant-tunneling triangular-barrier optoelectronic switch (R-TOPS)

Optical and Quantum Electron.281996年05月-

Novel optoelectronic functional devices using InGaAs/InAlAs triagular-barrier structure for optical signal processing

紀要/早稲田大学591995年03月-

Resonant-tunneling triangular-barrier optoelectronic switch (R-TOPS) by gas source MBE

J. Crystal Growth/Elsevier / North Holland1501995年-

Triangular-barrier optoelectronic switch (TOPS) by gas source MBE

J. Crystal Growth/Elsevier / North Holland1501995年-

Different types of optoelectronic bistabilities in resonant tunneling triangular-barrier optoelectronic switch (R-TOPS)

Electron. Lett./IEE31;131995年06月-

Optically controlled S- and N-shaped negative differential resistance by R-TOPS

7th International Conference on InP and Related Materials/応用物理学会ThP411995年05月-

2重管式同軸線路型MPCVDによるa-Si:H膜の長波長帯における屈折率測定

第56回応用物理学会学術講演会/応用物理学会26a-SP-241995年08月-

逆方向結合器フィルタ型アッド・ドロップ波長多重用素子

電子情報通信学会総合大会/電子情報通信学会C-2811996年03月-

逆方向結合器アッド・ドロップ波長多重用素子(2)−フィルタ特性

第43回応用物理学関係関連講演会/応用物理学会27p-D-91996年03月-

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:

超低消費電力ポリマー3次元光インターコネクションスイッチングデバイスの開発

2012年-0月-2015年-0月

配分額:¥19370000

研究種別:

高速半導体光スイッチを用いた光パケットスイッチング用機能デバイスの開発

配分額:¥8500000

研究種別:

高速半導体光スイッチとその応用

配分額:¥4400000

研究種別:基盤研究(B)

輻射熱アクティブ補償エピタキシによる高品質II-VI半導体多元混晶の作製

2004年-2007年

研究分野:応用物性・結晶工学

配分額:¥13340000

研究種別:

フォトニック結晶の実用的作製法の開発と機能フォトニックデバイス応用

配分額:¥13000000

研究種別:

波長多重用フォトニックデバイス

配分額:¥46000000

研究種別:

ナノクリスタルドープ光導波路及び次世代フォトニックデバイスへの適用

配分額:¥35100000

研究種別:

マルチ導波光型波長多重通信用光機能デバイス

配分額:¥3200000

研究資金の受入れ状況

提供機関:文部科学省

フォトニクスと先端光子材料開発1996年-2000年

実施形態:共同研究

波長多重通信用半導体光機能デバイス1995年-1995年

実施形態:共同研究

フォトニクスと先端光子材料1996年-1996年

実施形態:共同研究

2次元ナノアレー構造による光機能デバイス応用1999年-1999年

学内研究制度

特定課題研究

光パケットスイッチング用高速半導体光スイッチングデバイス

2005年度

研究成果概要: インターネットを中心とした通信需要の爆発的な増大により、光ファイバ通信において超高速ネットワーク化が熱望されている。目標とされるシステムは、情報を一定のパケットに分割し、それらを高速にルーティングを行う光パケットスイッチングによ... インターネットを中心とした通信需要の爆発的な増大により、光ファイバ通信において超高速ネットワーク化が熱望されている。目標とされるシステムは、情報を一定のパケットに分割し、それらを高速にルーティングを行う光パケットスイッチングによる超高速フォトニックネットワークの構築であり、そのキーデバイスとしてナノ秒で動作する高速光スイッチが上げられている。本研究ではその目的にかなうデバイスとして、半導体部分屈折率変調多モード干渉導波路型光スイッチ(MIPS-P)の高性能化、高速動作の実現を目標とした。材料として、キャリアの閉じ込めに優れたInAlGaAs/InAlAsを取り上げ、これを用いたMIPS-Pに対して低クロストーク、偏光無依存のための導波路構造のエッチング深さ条件について解析を行い、0.3um程度のミドルメサとすることが有効であるなどの最適構造を明らかにした。また、ICPエッチングにより注意深く実際に素子を作製し、TEモードにおいて初期状態、変調時ともに-20dB以下の低クロストークと24mAの低電流でのスイッチングなどが実現された。他方、TMモードにおいては初期状態においてクロストークが-15dBと芳しくなかった。その原因として、多モード導波路長が最適値からずれていたと考えられた。動特性として、パルス幅20us、繰り返し周波数10MHz、バイアス0.6Vに1.4Vの振幅の電圧により部分屈折率変調領域を変調し、約4ns以下の応答時間の高速光スイッチングを実現した。その応答波形に若干の遅い応答成分があり、その原因は電流分布の不均一などによるものと推定された。これらの結果により、MIPS-Pの高速光スイッチの有効性を明らかにした。今後偏光無依存化や多モード化、広域波長動作、そしてより高速な応答特性を有する高性能化やこの高速スイッチングを活かしたデバイスへの応用を目指し、光パケットスイッチングの構築に寄与していきたい。

光パケットスイッチング用高速高機能半導体光デバイスの開発

2006年度

研究成果概要:インターネットの進展に対応して望まれている次世代フォトニックネットワークの構築に対応すべく、基幹ネットワーク系における光パケットスイッチング用高速光スイッチの特性向上の検討及び広帯域LAN/アクセス系用高機能光デバイス開発を行った...インターネットの進展に対応して望まれている次世代フォトニックネットワークの構築に対応すべく、基幹ネットワーク系における光パケットスイッチング用高速光スイッチの特性向上の検討及び広帯域LAN/アクセス系用高機能光デバイス開発を行った。 前者として、当研究室で提案、開発してきた半導体高速光スイッチである部分屈折率変調多モード干渉導波路型光スイッチ(MIPS-P)について、これまでに実際に電流パルス変調により数ナノ秒の高速応答を確認してきたが、過渡応答に不用な振動成分や遅い成分があることが問題であった。そこで、一層の高速化を図るべく、その原因について理論的に検討し、注入キャリアの変調領域からの拡散によるものであることを明らかにした。その考察を元に、キャリア拡散を抑圧すべく電流狭窄構造の機能に加えて、位相変調を寄り確実に行う素子構造としてマッハツェンダ型多モード干渉導波路型光スイッチ(MIPS-MZI)を新たに提案し、基本特性を解析により明らかにした。その結果、同時に素子サイズの低減化も可能となり、従来のMIPS-Pより70%位の素子長で、 -30dB以下の低クロストークをより低い電流で光スイッチングを達成可能であることを分かった。現在素子作製に向けて準備を進めている。 他方、後者として、低コストで高機能な光デバイスを作製することが可能なシリコン導波路を用い、超高密度波長多重システムに対応したチューナブルバンド選択インターリーバスイッチを開発した。まず高精度波長フィルタを実現するための高品質シリコン導波路ブラッググレーティングを電子ビーム露光とDeep-RIE及びICP-RIEを駆使して作製する技術を確立した。周期は1次回折格子に対応した約230nm、深さは約1μm位までの深さが実現できた。さらにやはり研究室で提案した中モードサイズ導波路を用いて、マイケルソン干渉系に上記ブラッグ回折格子を装荷し、また位相調整用に電極を形成した前記インターリーバを作製し、実際にITUに準拠した波長間隔0.8nm、選択バンド幅4nm、波長可変幅2nmで、選択波長群を間欠的にスイッチング可能なインターリーバスイッチを実現し、今後の低コスト高機能光LAN用光デバイスの有効性を明らかにした。

高度光ネットワーク用全光再生及び光機能接合集積デバイスの開発

2008年度

研究成果概要:化合物半導体、ポリマー、そしてシリコンの材料を用いて、それぞれハイエンド向けの光パケットスイッチング用高速光スイッチ、ローエンド向けの加入者系/インターコネクション用光スイッチ、そして、汎用光プラットフォーム向けとして機能波長フィ...化合物半導体、ポリマー、そしてシリコンの材料を用いて、それぞれハイエンド向けの光パケットスイッチング用高速光スイッチ、ローエンド向けの加入者系/インターコネクション用光スイッチ、そして、汎用光プラットフォーム向けとして機能波長フィルタの検討を行った。共通するキーワードは環境を考慮した低消費電力と高機能動作である。まず化合物半導体では、キャリア閉じ込めに優れていることから低電流動作が期待できるInAlGaAsを用いてマッハツェンダ(MZ)干渉計型により、3.5mAというこれまでにない低電流動作(消費電力として約4mW)を達成した。同時にキャリア注入特有の数ナノ秒という高速な光スイッチング動作を-20dB以下の低クロストークで実現した。このことにより、InAlGaAs MZ光スイッチの有効性を実証した。また化合物半導体光スイッチとして、屈折率変調機構を有するアレー導波路とスリットを導入した多モード干渉導波路カップラを用いることにより、これまでにない短い素子長での機能光スイッチが実現可能であることを提案し、解析によりその基本特性を示した。他方、ポリマーにおいては、熱特性の優れたSU-8をコア、PMGIをクラッド層に用い、やはり光スイッチとして優れた基本特性が期待できるMZ型を用いて、そして導波路としてクラッド層で埋め込んだ矩形のチャンネル導波路構造により完全偏光無依存により6mWの低消費電力動作を実現した。クロストークも-20dB以下であった。そして、シリコンにおいては、SOI基板を用いて、低損失特性に優れた中モード型導波路において、アーム導波路を最適にずらしたマイケルソン干渉計構造に回折格子による反射器、そして導波路や反射器に熱光学効果を用いた屈折率変調領域を導入することにより、波長可変バンド選択インターリーバ波長選択光スイッチを実現した。バンド幅として約4チャンネル分の3nm、チャンネル間隔が100GHzの0.8nmで、波長可変量として6nmで、偶・奇チャンネル間のスイッチング動作を実現し、転送効率の向上した波長多重通信への適用が期待される。

高度光ネットワーク用全光再生及び光機能接合集積デバイスの開発

2009年度

研究成果概要:化合物半導体及びポリマー材料を用いて、それぞれハイエンド向けの光パケットスイッチング用高速光スイッチ、ローエンド向けの加入者系/インターコネクション用光スイッチについて、一層の低消費電力動作及び、実用に向けての課題の解決の観点から...化合物半導体及びポリマー材料を用いて、それぞれハイエンド向けの光パケットスイッチング用高速光スイッチ、ローエンド向けの加入者系/インターコネクション用光スイッチについて、一層の低消費電力動作及び、実用に向けての課題の解決の観点から検討を行った。化合物半導体においては、InAlGaAsマッハツェンダ(MZ)干渉計型光スイッチについて、実用上克服が不可欠な偏光無依存動作について、低クロストーク化のために優れた干渉効果を示すハイメサ導波路による多モード干渉(MMI)カプラを、そして電流注入時に偏光無依存な位相変調が可能なミドルメサ導波路による移相領域を組み合わせたハイブリッド導波路構造を考案し、5mAという低電流動作(消費電力として約6mW)でかつ目的に偏光依存性が極めて低いナノ秒のスイッチング動作を実現し、考案した構造の有効性を実証することが出来た。また動作波長も約30nmと光増幅器の1バンドをほぼカバーする特性が得られた。他方、ポリマーにおいては、熱特性の優れたSU-8をコア、PMGIをクラッド層に用いたMZ型光スイッチにより、導波路構造や電極位置の最適化により、これまでよりもさらに低い3.5mWというポリマーによる熱光学効果(TO)光スイッチでは最少の低消費電力を完全偏光無為損で実現した。また、同時にスイッチング時間もTO型ではかなり低い約100マイクロ秒の高速動作や初期的な安定動作も確認し、ポリマーTO光スイッチが実用的であることを示した。また製造コストの低減が可能なインプリント技術をポリマーデバイスに適用すべく、サブミクロンの回折格子を有する導波路型光フィルターを作製、基本特性を実証し、ナノインプリントのポリマー光デバイスへの適用性を示した。

光ネットワーク用超低消費電力高速多チャンネル光スイッチの開発

2011年度

研究成果概要:これまで我々が作製してきたハイブリッド構造を有するInAlGaAs マッハ・ツェンダ型光スイッチ(MZ-OS)は偏光・波長依存性、消費電力、スイッチング速度の観点から光パケットスイッチング(OPS)実現に資する特性を有していると考...これまで我々が作製してきたハイブリッド構造を有するInAlGaAs マッハ・ツェンダ型光スイッチ(MZ-OS)は偏光・波長依存性、消費電力、スイッチング速度の観点から光パケットスイッチング(OPS)実現に資する特性を有していると考えられる。しかしながら入出力ポートが2x2と小規模であり、実用のためにはこれを拡張する必要があった。そこで我々は従来のハイブリッド構造を有するMZ-OSをカスケード接続する事で4x4 ポートのポート数拡大の検討を行った。素子作製方法は、用いたマスクパターンの違い以外は、上記の2x2光スイッチと同じである。2x2のMZ-OSを単位スイッチとしてこれを3段にカスケード接続した構成となっており、得られた素子のチップサイズはおよそ0.8 mm x 5 mmであり、従来報告の同様のポート規模の強誘電体のスイッチと比較するとオーダーで小さく、化合物半導体を用いたスイッチにおいてもサイズの小さな部類に属すると考えられる。作製素子は、一部の出力ポートを除いて入力光の偏光に関係なく20dB以上の消光比のスイッチング動作を示し、スイッチング電流も約6mAと低電流であった。また、挿入損失は20dB程度であり大きな値ではあったが、単体の2 x 2スイッチにおける挿入損失と比較して大きな増加がなかった事から単位スイッチ間における結合損失など、カスケード接続に由来する超過損失は大きくない可能性が見出された。同様に本結果は、素子の挿入損失の主な原因がファイバと素子端面における結合損失である事を示唆している。本実験結果より、OPSに対応可能な高速、低消費電力、低偏光依存なMZ-OSのポート数拡張性に対して、これを単位スイッ素としたカスケード接続の有用性が示された。また、今回の素子では、実は導波路の欠損などにより全ルートの光接続は達成しておらず、両端で接続されたのは2ルートに止まっている。多ポートになるほど素子サイズは大きく複雑になることから、素子作製行程中での光導波部分での1箇所での欠損でも大きな致命傷になるため、格段の注意を要することが認識された。さらに、上述のように光スイッチ単体の特性向上と同時に、多ポート化への展開のためには、作製プロセスの高精度化と大面積高均一化が不可欠である。そこで、高精度半導体プロセスを活用することとした。そのために、まず通常のミドルメサで導波路を形成した場合のスイッチ規模とサイズについて算出した。その結果、16x16ノンブロック構成が1インチサイズ以内で収まること、また全ハイメサ構造では1インチサイズでは32x32ノンブロックスイッチマトリクスが可能であることなどが分かった。現状の素子特性を鑑みた現実的な目標設定として最大で8x8規模のノンブロック光スイッチマトリクスの作製を想定し、そのために素子レイアウトの最適化及びマスク設計を行った。

ポリマー多次元光スイッチングインターコネクション集積デバイスの開発

2017年度共同研究者:松島 裕一, 石川 浩

研究成果概要: ポリマー光スイッチの低消費電力動作を実現すべく、電極材料及び熱の閉じ込めためのトレンチの導入の検討を行った。電極についてはヒータ温度上昇率の点で検討を行い、ポリマーとの密着性も考慮した電極材料を採用し、3次元4x4光スイッチにお... ポリマー光スイッチの低消費電力動作を実現すべく、電極材料及び熱の閉じ込めためのトレンチの導入の検討を行った。電極についてはヒータ温度上昇率の点で検討を行い、ポリマーとの密着性も考慮した電極材料を採用し、3次元4x4光スイッチにおいて約5mWの動作を実現した。他方、トレンチの効果について2次元2x2光スイッチで検討を行い、約5mWの低消費電力動作を確認した。またポリマー導波路の3次元光接続用水平方向垂直光方向光軸変換用として、斜め反射面の形成を試みた。ポリマー露光時に紫外光の斜め入射により実現し、その有効性を実証した。ポリマー介在層を用いたシリコン基板上チップ接合技術を概ね確立した。

ポリマー多次元光スイッチングインターコネクション集積デバイスの開発

2016年度共同研究者:松島 裕一, 石川 浩

研究成果概要:LSI内のグローバル配線や積層LSI間の光インターコネクション用として、3次元ポリマー光スイッチを開発した。ポリマーとしてSU-8とPMGIを用いて、2層導波路内に複数のマッハツェンダ型光スイッチと、その層間を方向性結合器または多...LSI内のグローバル配線や積層LSI間の光インターコネクション用として、3次元ポリマー光スイッチを開発した。ポリマーとしてSU-8とPMGIを用いて、2層導波路内に複数のマッハツェンダ型光スイッチと、その層間を方向性結合器または多モード干渉導波路で接続した全体で5層構造構造からなる。熱膨張係数の異なる2種類のポリマーにおいて、積層時の歪みやクラックの発生を防止すべく、各層ごとにステップ型の徐熱・徐冷のベーキングを行い、3次元4x4ポート光スイッチを実現した。スイッチング電力は熱拡散及び熱干渉により約18mWと高いが、低偏光依存で1530〜1610nmの広波長域での特性などを達成した。

結合導波路型光フィルタの偏光特性に関する研究

1996年度

研究成果概要: 本研究は、光ファイバ波長多重伝送方式におけるキーデバイスである狭帯域波長選択光フィルタの、実用上の大きな問題となっている偏光依存性を回避したデバイスの開発を目的としたものである。このため、斜め回折格子を利用した新たなデバイスの提... 本研究は、光ファイバ波長多重伝送方式におけるキーデバイスである狭帯域波長選択光フィルタの、実用上の大きな問題となっている偏光依存性を回避したデバイスの開発を目的としたものである。このため、斜め回折格子を利用した新たなデバイスの提案を行い、解析によりデバイス設計を行うと共に、実際に斜め回折格子並びにデバイスの作製を試み、以下のような成果を得た。 1.デバイスの提案:回折格子の波数ベクトル方向に対して斜めに光を入射させることにより生ずるTE-TM偏光間の結合を利用し、偏光の変換は伴うものの特定の波長のみで入射偏光に依存せず出射光を得る偏光無依存狭帯域波長選択光フィルタを考案した。また、導波路に沿って回折される出射光を高効率で単一導波路に集光させるためのマルチモード結合器を考案した。 2.解析:デバイス設計に資するために、各偏光についての回折効率の入射角依存性について、簡単のためスラブ導波路について数値計算を行った。その結果入射角を約40゜に設定することにより、TE TE間及びTM-TM間の結合を低く抑え、主にTE-TM間の結合を実現できることが判明した。これらの結果は、後日の基礎実験評価と共に論文発表を行う予定である。 3.斜め回折格子及びマルチモード結合器の作製:周期約350nmの回折格子を作製するために、種々の高解像度フォトレジストを干渉露光に適用すべく検討を行った。現在光源のアルゴンイオンレーザの出力が大きくないため、露光に数分要するものの、良好な回折格子を作製できる見通しが得られた。また、マルチモード結合器の作製検討を行うとともに、斜め回折格子付導波路と集積化し、デバイス評価へと進む予定である。

多モード干渉型高機能光スイッチングデバイスに関する研究

1998年度

研究成果概要:(1)多モード干渉導波路型光スイッチ 多機能光スイッチングデバイスとして本研究室で提案した多モード干渉導波路型光スイッチ(Multi-mode Interference Photonic Switch : MIPS)において、本研...(1)多モード干渉導波路型光スイッチ 多機能光スイッチングデバイスとして本研究室で提案した多モード干渉導波路型光スイッチ(Multi-mode Interference Photonic Switch : MIPS)において、本研究では導波路のどの部分を変調するかに応じて2種類のMIPS構造について、高性能化並びに高機能化の観点から理論的・実験的に検討した。第1は導波路の中央部分の屈折率を低下させるもので、広角有限差分ビーム伝搬法ならびに有限差分時間領域法により解析を行った結果、550μm程度のコンパクトな素子長で1%程度の屈折率変化により-20dB以下の低クロストーク特性や2dB以下の低挿入損失、50nm以上の広い偏光無依存波長域などの優れた特性が期待できることがわかった。また、実際にデバイスを作製し、実験的にも基本的なスイッチング特性を達成した。第2は、導波路の適当な位置の屈折率を変化させることにより3ポート以上の構造でも、任意のポートから任意の出力を得る超多機能構造であり、2×2構造においてはスイッチングと分配機能、さらに1×3構造においては任意のポートに種々の組み合わせで出力が可能という、従来では少なくとも2段構成が必要であった多ポートスイッチングを1チップで達成できるという優れた機能が実現可能なことを明らかにした。(2)多モード干渉活性導波路型波長変換素子 多モード干渉導波路は、2×2構造とするとコンパクトでありかつそれぞれ反対方向からの光入力の分離性が良いという特徴を有しており、それを活性導波路として相互利得変調効果を利用することにより、付加的な光フィルタなどが不要な構造の簡易な波長変換素子(Multi-mode Interference Wavelength Converter : MIWC)が実現可能であると考えた。活性領域と入出力アクセス導波路間の段差部で過剰な損失の原因となる不整のない良好なデバイス構造を得るための作製プロセス条件を考案した。その結果、波長変換動作に必要な相互利得変調特性を多モード干渉活性導波路で実験的に確認することができた。

次世代波長多重通信用マルチ導波光型光機能デバイスの高機能化・高性能化

2000年度

研究成果概要: インターネット及び携帯電話の爆発的な普及により、そのバックボーンである光ファイバ通信の一層の大容量化並びにネットワークの柔軟性・拡張性向上の要求が高まっている。そのような次世代高度光ネットワークを実現する上で、高密度波長多重通信... インターネット及び携帯電話の爆発的な普及により、そのバックボーンである光ファイバ通信の一層の大容量化並びにネットワークの柔軟性・拡張性向上の要求が高まっている。そのような次世代高度光ネットワークを実現する上で、高密度波長多重通信方式が有望視されており、その中でキーデバイスと考えられる光スイッチや波長変換素子、さらに波長選択フィルタなどの光機能デバイスの高機能化・高性能化の検討を行った。その際、コンパクトでかつ機能性に優れたマルチ導波光エレメントである多モード干渉導波路を用いた。 まず光スイッチに関しては、これまでに提案し検討を進めてきた多モード干渉導波路の中央部分の長手方向に屈折率変調領域を設けたInGaAsP/InP多モード干渉型光スイッチ(MIPS)について、注入電流の広がり、すなわち変調領域のぼやけを低減するために上部クラッド層厚を薄くすることにより、2×2構造によりいずれのポートからの光入力においても約-10dB以下という良好なクロストーク特性を実現した。また解析により約70nmの波長範囲にわたり偏光無依存な光スイッチングが可能なことを示した。さらに多ポート化への拡張が可能な部分屈折率変調多モード干渉型光スイッチ(MIPS-P)を考案し、解析により3×3構造においてすべてポート間の低損失、低クロストークなスイッチング動作のみならず2ポートからの3dB光分岐動作という高機能性を有することを示した。また、部分屈折率変調領域を明確化するために溝構造を導入して素子を作製し、基本的なその効果を確認した。 波長変換素子については、多モード干渉導波路に波長1.5?m帯組成の活性領域を導入した2×2構造InGaAsP/InP多モード干渉光増幅器において、相互利得変調効果を利用したデバイスについて検討を行った。その結果、電流注入により約7dBの純利得並びに約23dBのオンーオフ比を得た。また約-25dBmという低パワーにより利得飽和を確認するともに、2nm離れた2波長により相互利得変調効果を達成した。これらの結果により波長変換動作の見通しが得られた。

海外研究活動

研究課題名: 次世代フォトニックネットワーク用高機能光デバイスとサブシステム応用の研究

2012年04月-2012年09月

機関: サンタアナ大学、通信情報知覚技術研究所(イタリア)、アイントホーヘン工科大学(オランダ)

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
理工学基礎実験1A IIIブロック基幹理工学部2019春学期
理工学基礎実験1A IIIブロック創造理工学部2019春学期
理工学基礎実験1A IIIブロック先進理工学部2019春学期
理工学基礎実験1B IIIブロック基幹理工学部2019秋学期
理工学基礎実験1B IIIブロック創造理工学部2019秋学期
理工学基礎実験1B IIIブロック先進理工学部2019秋学期
電子物理システム概論基幹理工学部2019春学期
電子物理システム概論 【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019春学期
電磁気学B基幹理工学部2019秋学期
電磁気学B  【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019秋学期
電子物理システム実験A基幹理工学部2019秋学期
電子物理システム実験A 【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019秋学期
光エレクトロニクス基幹理工学部2019春学期
光エレクトロニクス  【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019春学期
電子物理システム実験B基幹理工学部2019春学期
電子物理システム実験B 【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019春学期
電子物理システム実験C基幹理工学部2019秋学期
電子物理システム実験C 【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019秋学期
電子物理システム特別演習基幹理工学部2019秋学期
卒業論文A基幹理工学部2019春学期
卒業論文A基幹理工学部2019秋学期
卒業論文A  【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019春学期
卒業論文B基幹理工学部2019秋学期
卒業論文B基幹理工学部2019春学期
卒業論文B  【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019秋学期
電磁気学C基幹理工学部2019秋学期
Research Project B基幹理工学部2019春学期
Research Project B 【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019春学期
Research Project C基幹理工学部2019秋学期
Research Project C 【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019秋学期
Research Project A基幹理工学部2019秋学期
Research Project D基幹理工学部2019春学期
修士論文(電子)大学院基幹理工学研究科2019通年
Research on Functional Photonics大学院基幹理工学研究科2019通年
機能フォトニクス研究大学院基幹理工学研究科2019通年
Topics on Photonics大学院基幹理工学研究科2019春学期
フォトニクス特論大学院基幹理工学研究科2019春学期
フォトニクス特論大学院先進理工学研究科2019春学期
Seminar on Functional Photonics A大学院基幹理工学研究科2019春学期
機能フォトニクス演習A大学院基幹理工学研究科2019春学期
Seminar on Functional Photonics B大学院基幹理工学研究科2019秋学期
機能フォトニクス演習B大学院基幹理工学研究科2019秋学期
Seminar on Functional Photonics C大学院基幹理工学研究科2019春学期
機能フォトニクス演習C大学院基幹理工学研究科2019春学期
Seminar on Functional Photonics D大学院基幹理工学研究科2019秋学期
機能フォトニクス演習D大学院基幹理工学研究科2019秋学期
機能フォトニクス研究大学院基幹理工学研究科2019通年
修士論文(ナノ理工)大学院先進理工学研究科2019通年
ナノフォトニクス研究大学院先進理工学研究科2019通年