超小型・大量生産可能なフォトニック結晶波長分波器　超小型・大量生産可能な波長分波器の実現

今回私たちがフォトニック結晶を用いて作製したのは，WDM通信に用いる波長分波器です．波長分波器は，WDM通信において統合された信号を元通りに分割する素子です．作製した素子の走査型電子顕微鏡写真が図1(b)で，波長分波器の動作原理を示したのが図1(c)です．統合された信号は図1(c)の左側からシリコン（Si）細線導波路を通じて入力され，信号ごとに右上方向へ分波されていきます．この際，図1(c)の左上部に拡大図で示している幅変化型共振器と呼ばれる構造を通過して分波されます．幅変化型共振器を用いることで，ある信号だけを通過させることができるのです．共振器の構造が多数ある中で幅変化型を選択したのは，私たちの作製方法であるフォトリソグラフィと相性が良いとこれまでの研究によって明らかになっていたからです．図1(d)下部に示しているのが作製した波長分波器の透過スペクトルです．8つの信号を分波できていることが見て取れます．また，図1(d)上部に示しているのが，波長分波器に熱を加えることで，様々な信号に対応するよう調節できることを示した結果です．例えば，緑の信号に0~30 mWの熱を加えると，1568~1570 nmの信号に対応できるよう調節することができます．図1(d)の中央に示しているのが赤い信号に2.5 Gbpsの信号を入力したときのアイパターンです．その左上に示しているレファレンスのアイパターンと比較して分かるように，2.5 Gbpsの信号を全く問題なく伝送できていることが分かります．

フォトニック結晶を用いた私たちの波長分波器は，従来ガラスを材料として作製していた波長分波器と比較すると素子面積を20万分の1に小さくすることができるという利点があります．それだけでなく，前段でも少し触れたフォトリソグラフィという今回私たちが用いた作製方法は，これまでフォトニック結晶の構造を作製するときに用いられていた電子線描画と比べると大量生産できるという利点があります．