超小型、可大规模生产的光子晶体分光器实现超小型、可大规模生产的分光器。

2017-01-19 2022-09-22 miyahara

研究

2017-01-19

超紧凑、可大规模生产的光子晶体波长解复用器。

实现了超紧凑、可大规模生产的波长解复用器。

我们可以与世界上任何地方的任何人沟通。波分复用（WDM）通信技术支持这个世界的通信。在这项研究中，我们成功地以超紧凑、可大规模生产的形式制造了一个用于波分通信的波分复用器。

波分复用通信是一种通过将许多需要传输（或接收）的独立信号整合到一个传输路径中来增加传输量的技术[图1（a）]。利用这一特点，它通常被用于长距离通信，如洲际通信，其中大量的信息必须一次性传输。如果我们环顾一下我们日常生活中使用的物品，我们可以看到许多物品都有通信功能。到目前为止，传输大量信息的机会仅限于长途通信，但鉴于通信量的不断增加，人们希望能够在服务器和内部网络之间，甚至在一台个人电脑的芯片之间传输大量信息。

我们长期以来一直对硅光子学感兴趣，这是一个研究领域，其中硅基元素被用来实现光通信。硅与个人电脑芯片中使用的电子元件是同一种材料，因此在考虑用于同一芯片时，可以说具有很高的亲和力。硅还具有比其他材料更强的捕集光的优势，因此在制造光通信的元件时，有可能比其他材料生产更小的元件。在硅光子学中，我们已经制造了称为光子晶体的结构。光子晶体在硅薄膜中具有周期性孔的结构，如图1（b）所示。通过在这个周期性结构中打开或不打开孔，可以提供各种功能。

图1 (a) 波分复用通信的概念图，信号1-5由一个波长复用器（MUX）组合和传输，然后由一个波长解复用器（DeMUX）分割。(b) 制造的波长分配器的扫描电子显微照片。 (c) 显示波长分配器的工作原理的概念图。(d) 顶部：通过加热调制相应信号的结果。(d) 底部：波长分配器的传输光谱。(d) 中心：2.5Gbps信号输入的眼型。插图显示了参照物。

在这项研究中，我们利用光子晶体制造了一个用于波分复用通信的波长解复用器。波长解复用器是一种在波分复用通信中把综合信号分割成原始状态的装置。图1(b)显示了制作的元件的扫描电子显微照片，图1(c)显示了波长分流器的工作原理。集成信号从图1(c)的左侧通过硅(Si)细线波导输入，每个信号在右上方方向被分割。在这一点上，信号通过一个叫做变宽谐振器的结构，如图1(c)左上角的放大图所示，然后被分割。通过使用宽度变化的谐振器，只有某些信号可以通过。我们从众多可用的谐振器结构中选择了变宽的谐振器结构，因为我们以前的研究表明，它与我们的制造方法--光刻法兼容。图1(d)的下部显示了制造的波长解复用器的传输光谱；可以看出，有8个信号可以被解复用。图1(d)的上半部分显示了如何通过加热来调整波长分配器以适应不同的信号。例如，通过对绿色信号施加0-30毫瓦的热量，它可以被调整为适应1568和1570纳米之间的信号。图1(d)的中心显示了2.5Gbps信号输入的红色信号的眼型。通过与左上角所示的参照物的眼型进行比较可以看出，2.5Gbps信号的传输完全没有问题。

我们的波长解复用器使用光子晶体，其优点是设备面积可以减少到传统玻璃制成的波长解复用器的1/200,000。此外，我们所使用的制造方法，即光刻法，与过去用于制造光子晶体结构的电子束光刻法相比，具有大规模生产的优势。

这项研究的基础是。光学快报》第25卷第2期这些信息发表在

本研究的部分内容由战略信息与通信研发促进计划（SCOPE）资助。