• 検索結果がありません。

九州大学学術情報リポジトリ

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "九州大学学術情報リポジトリ"

Copied!
123
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

九州大学学術情報リポジトリ

Kyushu University Institutional Repository

ヘテロジニアスインテグレーション技術による石英 系平面光波回路の高機能化に関する研究

倉田, 優生

http://hdl.handle.net/2324/2236265

出版情報:Kyushu University, 2018, 博士(工学), 課程博士 バージョン:

権利関係:

(2)

༤ኈㄽᩥ

࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ࢖ࣥࢸࢢ࣮ࣞࢩࣙࣥ

ᢏ⾡࡟ࡼࡿ▼ⱥ⣔ᖹ㠃ගἼᅇ㊰ࡢ 㧗ᶵ⬟໬࡟㛵ࡍࡿ◊✲

஑ᕞ኱Ꮫ ኱Ꮫ㝔 ࢩࢫࢸ࣒᝟ሗ⛉Ꮫᗓ

಴⏣ඃ⏕

(3)
(4)

1

ෆ ෆᐜ

1 ❶ ᗎㄽ ... 3

1.1 ᮏ◊✲ࡢ⫼ᬒ ... 3

1.2 ࢹࢪࢱࣝࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺఏ㏦ ... 5

1.3 ග㞟✚ᢏ⾡࡜ࡑࡢㄢ㢟 ... 7

1.3.1 ᮦᩱ࡟ࡼࡿࢹࣂ࢖ࢫ≉ᛶࡢ㐪࠸ ... 7

1.3.2 ࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚ᢏ⾡࡜ࣔࣀࣜࢩࢵࢡ㞟✚ᢏ⾡ ... 9

1.3.3 ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡ ... 10

1.4 ᮏ◊✲ࡢ┠ⓗ࡜఩⨨௜ࡅ ... 12

1.5 ㄽᩥࡢᵓᡂ ... 14

2 ❶ ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡟࠾ࡅࡿගᅇ㊰̺ග⣲Ꮚ㛫ࡢග⤖ྜᵓ㐀 ... 17

2.1 ࡲ࠼ࡀࡁ ... 17

2.2 ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡟࠾ࡅࡿග⤖ྜᵓ㐀 ... 17

2.3 ࣑࣮ࣛࢆ⏝࠸ࡓPDග⤖ྜࡢᇶᮏᵓ㐀 ... 19

2.4 ගᏛ⣔タィ ... 23

2.4.1 ࣑࣮ࣛග㊰ኚ᥮࡟࠾ࡅࡿග⤖ྜຠ⋡ ... 23

2.4.2 PDගධᑕ⏺㠃࡟ᑐࡍࡿ㏱㐣≉ᛶ ... 27

2.5 ࣐࢖ࢡ࣑࣮ࣟࣛᙧᡂ᪉ἲ ... 31

2.6 ࣐࢖ࢡ࣑࣮ࣟࣛ㞟✚PLCࡢస〇࡜ホ౯ ... 34

2.7 ࡲ࡜ࡵ ... 37

2.8 ཧ⪃ ▼ⱥ⣔PLCࡢస〇᪉ἲ ... 38

3 ❶ ▼ⱥ⣔ PLC ࡟࠾ࡅࡿ InP-PD ࡢ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ ... 40

3.1 ࡲ࠼ࡀࡁ ... 40

3.2 PLCୖ࡟࠾ࡅࡿPD㞟✚ࡢᇶᮏࣉࣟࢭࢫ ... 41

3.3 InP⣔࢚ࣆࢱ࢟ࢩࣕࣝᒙࡢ㌿෗᪉ἲ ... 43

3.3.1 PLCࡢ⾲㠃◊☻ ... 44

3.3.2 ┿✵࣎ࣥࢹ࢕ࣥࢢ ... 45

3.3.3 InPᇶᯈ㝖ཤ ... 49

3.4 ࣎ࣥࢹ࢕ࣥࢢᚋࡢ࢚ࣆࢱ࢟ࢩࣕࣝᒙ࡟࠿࠿ࡿᛂຊ ... 50

3.5 ▼ⱥ⣔PLCୖ࡟࠾ࡅࡿInP-PDࡢస〇࡜ホ౯ ... 52

3.5.1 స〇᪉ἲ ... 53

3.5.2 ホ౯⤖ᯝ ... 54

3.6 ࡲ࡜ࡵ ... 56

(5)

2

44 ❶ ཷಙ⏝࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᆺ PLC ... 58

4.1 ࡲ࠼ࡀࡁ ... 58

4.2 ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᆺPLCࡢཷග㒊ࡢᇶᮏᵓ㐀 ... 58

4.3 ࣑࣮࣭ࣛPD㞟✚PLCࡢస〇࡜ホ౯ ... 59

4.3.1 స〇᪉ἲ ... 59

4.3.2 ホ౯⤖ᯝ ... 61

4.4 ࣑࣮࣭ࣛPD㞟✚PLC࡟ࡼࡿࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺࢹ࢕ࢸࢡࢱ ... 62

4.4.1 ග90ᗘࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ ... 62

4.4.2 ᡠࡾගపῶࡢ࣑࣮ࣛタィ ... 64

4.4.3 స〇᪉ἲ ... 66

4.4.4 ホ౯⤖ᯝ ... 67

4.6 ࡲ࡜ࡵ ... 70

5 ❶ ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᆺ PLC ࡟ࡼࡿᑠᆺ㧗ᶵ⬟࡞ཷಙࢹࣂ࢖ࢫ ... 72

5.1 ࡲ࠼ࡀࡁ ... 72

5.2 ᑠᆺࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺཷಙ⏝㞟✚ᆺPLCࠊ࠾ࡼࡧࣔࢪ࣮ࣗࣝ㐺⏝ᛶࡢ᳨ド ... 72

5.2.1 ගᅇ㊰ࡢᑠᆺ໬ ... 74

5.2.2 ࣔࢪ࣮ࣗࣝෆᐇ⿦ࢧ࢖ࢬࡢẚ㍑ ... 75

5.2.3 ගᅇ㊰≉ᛶࡢホ౯ ... 77

5.2.4 స〇᪉ἲ ... 80

5.2.5 ホ౯⤖ᯝ ... 81

5.2.6 ࣔࢪ࣮ࣗࣝ໬ホ౯࣮࣎ࢻࡢヨస࣭ホ౯ ... 83

5.3 ࢹࣗ࢔ࣝ࢟ࣕࣜ࢔−ᑠᆺࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺཷಙ⏝㞟✚ᆺPLC ... 87

5.3.1 ගᅇ㊰ࡢᑠᆺ໬ ... 88

5.3.2 ࣇ࢓࢖ࣂ᥋⥆࠾ࡼࡧἼ㛗ᯈ⁁࡟࠾ࡅࡿගᦆኻࡢపῶ ... 89

5.3.3 Ἴ㛗ᯈᆺ೫Ἴࣅ࣮࣒ࢫࣉࣜࢵࢱࡢ೫Ἴᾘගẚࡢไᚚ ... 92

5.3.4 స〇᪉ἲ ... 94

5.3.5 ホ౯⤖ᯝ ... 95

5.4 ࡲ࡜ࡵ ... 98

6 ❶ ⤖ㄽ ... 100

␎⛠ࣜࢫࢺ࠾ࡼࡧグྕࣜࢫࢺ ... 103

ཧ⪃ᩥ⊩ ... 107

◊✲ᴗ⦼ ... 117

ㅰ㎡ ... 119

(6)

3

1❶ ❶ ᗎㄽ

1.1 ᮏ◊✲ࡢ⫼ᬒ

࢖ࣥࢱ࣮ࢿࢵࢺࡢᬑཬࡀጞࡲࡗࡓ1990ᖺ௦ࡼࡾ௒࡟⮳ࡿࡲ࡛ࠊ᝟ሗ໬♫఍ࡣⓎᒎࡢ୍㏵

ࢆࡓ࡝ࡗ࡚࠸ࡿࠋ㏆ᖺ࡟࠾࠸࡚ࡣ4G࡜࠸࠺㧗㏿࡞ࣔࣂ࢖ࣝ⥙ࡀᵓ⠏ࡉࢀࡿࡇ࡜࡛ࠊ࠿ࡘ࡚

ࡣ㟁ヰ୰ᚰࡢᦠᖏ㟁ヰࡀࠊ௒࡛ࡣࢫ࣐࣮ࢺࣇ࢛ࣥ࡟ࡼࡾື⏬ࡸ෗┿࡜࠸ࡗࡓࡼࡾከࡃࡢ᝟

ሗࢆẼ㍍࡟ࡸࡾྲྀࡾࡍࡿ♫఍࡟࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋ㏆ᖺ࡛ࡣIoT㸦internet of thing㸧࡜࠸࠺ࠊ࠶

ࡽࡺࡿࣔࣀࡀ࢖ࣥࢱ࣮ࢿࢵࢺ࡟᥋⥆ࡉࢀࡿ♫఍ࡲ࡛ゝࢃࢀࡿࡼ࠺࡟࡞ࡾࠊࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡ࡟

᥋⥆ࡉࢀࡿࣔࣀࡀࡲࡍࡲࡍቑຍࡍࡿ࡜࡜ࡶ࡟ࠊ௬᝿⌧ᐇ㸦virtual realityࠊVR㸧ࡸᣑᙇ⌧ᐇ 㸦activated realityࠊAR㸧ࡢࡼ࠺࡟࢔ࣉࣜࢣ࣮ࢩࣙࣥࡢᖜࡶᣑ኱ࡋ࡚࠸ࡿࠋࡲࡓࡇࢀࡽࡢ ࢧ࣮ࣅࢫ࣭ࢩࢫࢸ࣒ࢆᢸ࠺᝟ሗฎ⌮ࡢᙧែࡶከᵝ໬ࡋ࡚࠾ࡾࠊಶู➃ᮎ࡟ࡼࡿ᝟ሗฎ⌮࡜

࠸࠺ᚑ᮶ࡢᙧែ࠿ࡽࠊࢹ࣮ࢱࢭࣥࢱ࡟㞟✚ࡉࢀࡓᕧ኱࡞ィ⟬ᶵ㈨※ࢆ฼⏝ࡋࡓࢡࣛ࢘ࢻࢥ

ࣥࣆ࣮ࣗࢸ࢕ࣥࢢ࡟ࡼࡾࠊࡼࡾከࡃࡢࢹ࣮ࢱࢆཧ↷ࡋ࡞ࡀࡽศᩓฎ⌮ࡋࠊࡑࡢሙࡢ≧ἣࡸ

ࢽ࣮ࢬ࡟ᛂࡌࡓ᝟ሗฎ⌮ࢆࠊ▷᫬㛫࡛⾜࠺ࡇ࡜ࡀྍ⬟࡟࡞ࡗ࡚ࡁ࡚࠸ࡿࠋࡇࡢࡼ࠺࡟⌧௦

♫఍ࡣࠊከ✀ከᵝ࡞ሙ㠃࡛⾜ࢃࢀࡿ⭾኱࡞᝟ሗࡢࡸࡾ࡜ࡾ࡟ࡼࡗ࡚ᨭ࠼ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋ௒ᚋ ࡣࠊ㧗㏿࡛ከࡃࡢ➃ᮎࢆ᥋⥆ྍ⬟࡞↓⥺ࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡࡀᵓ⠏ࡉࢀࡿ࡜࡜ࡶ࡟ࠊࢹ࣮ࢱࢭࣥ

ࢱ࡜ࡢ㏻ಙࢺࣛࣇ࢕ࢵࢡࡶቑຍࡋࠊࡲࡍࡲࡍ኱ࡁ࡞㏻ಙᐜ㔞ࡀồࡵࡽࢀࡿࠋගࣇ࢓࢖ࣂࢆ

ఏ㏦፹య࡜ࡋ࡚ࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡࢆᵓ⠏ࡍࡿග㏻ಙᢏ⾡ࡣࠊࡑࢀࡽࡢࣂࢵࢡ࣮࣎ࣥࢆᨭ࠼ࡿ㔜 せ࡞ᙺ๭ࢆᢸࡗ࡚࠸ࡿࠋ

௒᪥࡛ࡣ㔜せ࡞♫఍࢖ࣥࣇࣛ࡜ࡋ࡚ගࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡࡀᐇ⿦ࡉࢀࠊ࡞࠾ࡶ᭦࡞ࡿ኱ᐜ㔞໬

࡜ࣇࣞ࢟ࢩࣈࣝ࡞ࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡᐇ⌧ࢆ┠ᣦࡋࡓ᳨ウࡀ⾜ࢃࢀ࡚࠸ࡿࡀࠊࡑࡢጞࡲࡾࢆࡓ࡝

ࡿ࡜ගࣇ࢓࢖ࣂ࡜༙ᑟయ࣮ࣞࢨࡢ 2 ࡘࡢⓎ᫂ࡀྠ᫬ᮇ࡟⾜ࢃࢀࡓࡇ࡜ࡀࡁࡗ࠿ࡅ࡜࡞ࡗ࡚

࠸ࡿ[1.1]ࠋගࣇ࢓࢖ࣂࡣࠊ1970ᖺ࡟ࠊᙜ᫬࡜ࡋ࡚ࡣపᦆኻ࡞20 dB/kmࡢࣇ࢓࢖ࣂࡀ㛤Ⓨ

ࡉࢀ[1.2]ࠊࡑࢀࡲ࡛▼ⱥ࢞ࣛࢫࢆఏ㏦፹య࡜ࡍࡿ㏻ಙࡢྍ⬟ᛶࡀ⌮ㄽⓗ࡟ண ࡉࢀ࡚࠸ࡓ ࡀࠊࡑࢀࡀᐇ⌧࡛ࡁࡿࡇ࡜ࡀᐇ㦂ⓗ࡟♧ࡉࢀࡓ[1.3]ࠋࡇࢀࢆࡁࡗ࠿ࡅ࡟ග㏻ಙᐇ⏝໬࡟ྥ

ࡅࡓάⓎ࡞◊✲㛤Ⓨࡀጞࡲࡗࡓࠋࡲࡎࡣࠊගಙྕࢆ㛗㊥㞳ఏ㏦ࡍࡿࡓࡵపᦆኻ໬ࢆ┠ᣦࡋࠊ 㧗⣧ᗘ࢞ࣛࢫ࡟ࡼࡿࣇ࢓࢖ࣂ〇㐀ᢏ⾡࡜ග㏻ಙ࡟㐺ࡋࡓἼ㛗ᖏࡢ᳨ウࡀྠ᫬㐍⾜ⓗ࡟࡞ࡉ

ࢀࡿࡇ࡜࡟࡞ࡿࠋ1973 ᖺ࡟ࠊගࣇ࢓࢖ࣂ࡛᭱ࡶᦆኻࡢప࠸Ἴ㛗ᖏࡀ 1.4㹼1.7 μm ࡢ㏆㉥

እ㡿ᇦ࡟࠶ࡿ࡜ண᝿ࡉࢀ[1.4]ࠊ1974 ᖺ࡟ࠊෆ௜໬ᏛẼ┦ሁ✚(Modified chemical vapor deposition ࠊMCVD)ἲ࡟ࡼࡾ[1.5]ࠊ㧗⣧ᗘ࢞ࣛࢫẕᮦࡀ〇㐀࡛ࡁࡿࡼ࠺࡟࡞ࡗࡓࠋࡑࡢᚋࠊ

㏆㉥እἼ㛗࡛ගࣇ࢓࢖ࣂࡢᦆኻせᅉ࡟࡞ࡗ࡚࠸ࡓ1.4μm௜㏆࡟྾཰ࢆࡶࡘOHᇶࢆ࢞ࣛࢫ

࠿ࡽ㝖ཤࡍࡿᢏ⾡ࡢ᳨ウࡀ࡞ࡉࢀࡓ[1.6]ࠋ1977 ᖺ࡟ࠊ⌧ᅾࡢගࣇ࢓࢖ࣂࡢ኱㔞⏕⏘᪉ἲ࡛

࠶ࡿẼ┦㍈௜㸦Vapor phase axial depositionࠊVAD㸧ἲࡀ㛤Ⓨࡉࢀ[1.7]ࠊ1979ᖺ࡟ࠊἼ㛗 1.55 μm ࡛0.2 dB/km ࡜࠸࠺㠀ᖖ࡟పᦆኻ࡞ගࣇ࢓࢖ࣂࡀᐇ⌧ࡉࢀࡓ[1.8]ࠋ௒᪥࡛ࡣపᦆ

(7)

4

ኻ࡞1.55 μmᖏ࡜ࠊἼ㛗ศᩓࡢᑠࡉ࠸1.31 μ㹫ᖏࡀග㏻ಙ⏝Ἴ㛗ᖏ࡜ࡋ࡚⏝࠸ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋ

୍᪉࡛༙ᑟయ࣮ࣞࢨࡣࠊ1970ᖺ࡟ࠊἼ㛗0.8 μmࡢᐊ 㐃⥆Ⓨ᣺ࡀྍ⬟࡞ࣇ࢓ࣈࣜ࣌ࣟ

࣮ᆺࡢ༙ᑟయ࣮ࣞࢨࡀⓎ᫂ࡉࢀࡓ[1.9]ࠋࡑࡇ࠿ࡽࠊࡼࡾ㛗Ἴ㛗ഃ࡛ࡢⓎ᣺ࢆ┠ᣦࡋࡓ◊✲

㛤Ⓨࡀ࡞ࡉࢀࡿࡇ࡜࡟࡞ࡾࠊ1977ᖺ࡟ࠊ1.3 μmᖏ࡛ࡢⓎ᣺ࡀሗ࿌ࡉࢀ[1.10, 1.11]ࠊࡑࡢᚋࠊ 1979 ᖺ࡟ࠊ1.5 μm ᖏ࡛ࡢⓎ᣺ࡀሗ࿌ࡉࢀࡓ[1.12]ࠋ1981 ᖺ࡟ศᕸᖐ㑏ᆺ㸦Distributed feedbackࠊDFB㸧࣮ࣞࢨࡀⓎ᫂ࡉࢀࡓࡇ࡜࡛ࠊᐊ ࡛༢୍࣮ࣔࢻⓎ᣺ྍ⬟࡞࣮ࣞࢨࡀᐇ⌧

ࡉࢀࡓ[1.13]ࠋࣇ࢓࢖ࣂ࠾ࡼࡧ༙ᑟయ࣮ࣞࢨࡢ༢୍࣮ࣔࢻ໬࡟ࡼࡾࠊ࣮ࣔࢻศᩓ࡟ࡼࡿᙳ㡪

ࢆཷࡅ࡟ࡃࡃ࡞ࡾࠊࣇ࢓࢖ࣂఏᦙ୰ࡢಙྕຎ໬ࡀᢚไࡉࢀࡿࡇ࡜࡛㛗㊥㞳ఏ㏦ࡀྍ⬟࡜࡞

ࡗࡓࠋࡉࡽ࡟ࠊ1987 ᖺ࡟࢚ࣝࣅ࣒࢘ࢆගࣇ࢓࢖ࣂ࡟ῧຍࡋࡓගቑᖜჾࡀ㛤Ⓨࡉࢀ[1.14]ࠊ ගࣇ࢓࢖ࣂࡢఏᦙᦆኻࢆ⿵ൾࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡜࡞ࡗࡓࠋ」ᩘࡢගቑᖜჾࢆ୰⥅ࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ ఏ㏦㊥㞳ࢆ኱ᖜ࡟ྥୖࡉࡏࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡟࡞ࡾࠊ኱㝣㛫ࢆᾏᗏ࡟ᩜタࡋࡓගࣇ࢓࢖ࣂ࡛ࡘ

࡞ࡄ㛗㊥㞳ගఏ㏦ࡀᐇ⌧ࡉࢀࡿࡼ࠺࡟࡞ࡗࡓࠋ

ග㏻ಙࡢఏ㏦᪉ᘧࡢ㐍ᒎࢆࡳࡿ࡜ࠊࡣࡌࡵ࡟ࠊ᫬㛫㡿ᇦ࡛ಙྕࢆከ㔜໬ࡍࡿ᫬ศ๭ከ㔜 㸦time division multiplexingࠊTDM㸧᪉ᘧࡀᐇ⏝໬ࡉࢀࡓࠋ༙ᑟయ࣮ࣞࢨࡸኚㄪᅇ㊰ࢆ㧗

㏿໬ࡋࠊಙྕࡢఏ㏦㏿ᗘࢆ㧗㏿໬ࡍࡿࡇ࡜࡛኱ᐜ㔞໬ࡀ㐍ࡵࡽࢀࠊ1996ᖺ࡟ࠊ10 Gb/sࡢ ఏ㏦ࢩࢫࢸ࣒ࡀᐇ⏝໬ࡉࢀ࡚࠸ࡿ[1.15]ࠋࡉࡽ࡞ࡿ㏻ಙᐜ㔞ࡢᣑ኱ࡣࠊගࡢ≉ᚩࡢ୍ࡘ࡛࠶

ࡿἼ㛗ࢆ฼⏝ࡋࠊ」ᩘࡢ␗࡞ࡿἼ㛗ࡢࡑࢀࡒࢀ࡟ಙྕࢆ㍕ࡏࠊࡑࢀࡽࢆ୍ࡘࡢගࣇ࢓࢖ࣂ

࡛ఏ㏦ࡍࡿἼ㛗ศ๭ከ㔜㸦wavelength division multiplexingࠊWDM㸧᪉ᘧ࡟ࡼࡾ㐍ࡵࡽ

ࢀࡓ[-]ࠋගࣇ࢓࢖ࣂࡸ༙ᑟయ࣮ࣞࢨࡢⓎᒎ࡜ྠ᫬࡟ࠊ࿘㎶ࡢග㒊ရᢏ⾡ࡀ㐍ᒎࡋࠊࡑࡢ୍

ࡘ ࡀ ▼ ⱥ ⣔ ග ᑟ Ἴ ㊰ 㸦planer lightwave circuitࠊPLC㸧 ࡟ ࡼ ࡿ ࢔ ࣞ ࢖ ᅇ ᢡ ᱁ Ꮚ 㸦Arrayed-waveguide gratingAWG㸧ᆺἼ㛗ྜศἼჾ࡛࠶ࡿ[1.16, 1.17]ࠋࡇࡢἼ㛗ྜศἼ ჾࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡛」ᩘࡢ␗࡞ࡿἼ㛗ࡢගಙྕࢆࡲ࡜ࡵࡿ㸦ྜἼ㸧ࠊ࠶ࡿ࠸ࡣගࣇ࢓࢖ࣂ୰ࡢ ගಙྕࢆἼ㛗ẖ࡟ศࡅࡿ㸦ศἼ㸧ࡇ࡜ࡀගᑟἼ㊰ୖ࡛ྍ⬟࡜࡞ࡾࠊྜศἼࡍࡿἼ㛗ࡢᩘࡔ ࡅᐜ㔞ࢆᣑ኱࡛ࡁࡿࡼ࠺࡟࡞ࡗࡓ㸦ᅗ 1-1㸧ࠋWDM ᪉ᘧ࡟ࡼࡾ኱ᐜ㔞໬ࡀ኱ᖜ࡟㐍ᒎࡋࠊ 1990ᖺ௦࡟ࡣ1 Tb/s⣭ࡢఏ㏦ࡀ㐩ᡂࡉࢀࡓ[1.18]ࠋࡑࡋ࡚ࠊ2000ᖺ௦࡟ධࡿ࡜ࠊ఩┦ࡸ೫ Ἴ࡜࠸ࡗࡓගࡢ≉ᚩࢆ฼⏝ࡍࡿᢏ⾡࡜ࡋ࡚ࠊࢹࢪࢱࣝࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺఏ㏦ᢏ⾡ࡀ㛤Ⓨࡉࢀࡓࠋ LSIࡢ㧗ᛶ⬟໬ࡀ㐍ᒎࡋࠊࣇ࢓࢖ࣂ୰ࡢ㠀⥺ᙧ⌧㇟ࡸἼ㛗ศᩓ࡟ࡼࡿಙྕࡢṍࡳࢆࠊಙྕฎ

⌮࡟ࡼࡾ⿵ൾࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡜࡞ࡾࠊ1Ἴ㛗࡛100 Gb/s௨ୖ࡜࡞ࡿఏ㏦ࢩࢫࢸ࣒ࡀᐇ⏝໬

ࡉࢀ࡚࠸ࡿ[1.19]ࠋ

ࡇࡢࡼ࠺࡞ගࣇ࢓࢖ࣂ࡟ࡼࡿఏ㏦ࢩࢫࢸ࣒ࡣࠊᾏᗏࢣ࣮ࣈࣝ࡟ࡼࡿ኱㝣㛫᥋⥆ࢿࢵࢺ࣡

࣮ࢡࡸࠊᅜෆࡢࣂࢵࢡ࣮࣎ࣥࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡࠊ㒔ᕷ㛫ࡢࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡ࡜࠸ࡗࡓࣟࣥࢢ࣮࣍ࣝ

ࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡࢆᵓ⠏ࡍࡿ࡜ࡇࢁ࠿ࡽᑟධࡀ⾜ࢃࢀࡓࠋࡇࢀࡽࡣ㏦ಙഃ࡜ཷಙഃࢆ1ᑐ1 ࡛ ගࣇ࢓࢖ࣂ᥋⥆ࡋࡓ Point-to-Point ࡢࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡ࡛࠶ࡿࠋࡑࡢᚋࠊࣀ࣮ࢻ࡟࠾࠸࡚ࠊἼ 㛗ࡈ࡜࡟᪉㊰ࢆ㑅ᢥࡋࠊḟࡢఏ㏦㊰࡟ගಙྕࡢࡲࡲ㌿㏦ࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡞ࣜࣥࢢᙧែࡢ ROADM㸦reconfigurable optical add/drop multiplexer㸧ࢩࢫࢸ࣒ࡀᑟධࡉࢀࡓ[1.20]ࠋࡇ

ࢀࡽࡣ㒔ᕷෆࡸࣅࣝ㛫࡜࠸ࡗࡓ࣓ࢺࣟࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡࢆᵓ⠏ࡍࡿࡢ࡟⏝࠸ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋ᭱㏆

(8)

5

࡛ࡣࠊ」㞧࡞ᖏᇦ㟂せ࡟ᑐࡋ࡚ࠊࡼࡾᰂ㌾࡟ࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡࢆ⤌ࡳ᭰࠼ࡿࡇ࡜ࢆ┠ⓗ࡟ࠊἼ 㛗ࡸ᪉㊰࡟ไ㝈ࢆタࡅࡿࡇ࡜࡞ࡃග㏦ཷಙᶵ࡟᥋⥆ྍ⬟࡞ࢩࢫࢸ࣒ࡀ㛤Ⓨࡉࢀ[1.21]ࠊ࣓ࢺ

࢚ࣟࣜ࢔࡟ຍ࠼ࠊࢹ࣮ࢱࢭࣥࢱ㛫ࡢගࢿࢵࢺ࣮࣡ࢡᵓ⠏࡟ࡶ⏝࠸ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋࡉࡽ࡟㌟㏆

࡞࡜ࡇࢁ࡛ࡣࠊFTTH㸦fiber-to-the-home㸧࡜ࡋ࡚ࠊྛᐙᗞࡸ࢜ࣇ࢕ࢫࡢ㌺ඛࡲ࡛ගࣇ࢓࢖

ࣂࡀᩜタࡉࢀ࡚࠾ࡾࠊ࢔ࢡࢭࢫ࢚ࣜ࢔ࡲ࡛ග㏻ಙࡢ㐺⏝ඛࡀᗈࡀࡗ࡚࠸ࡿ㸦ᅗ1-2㸧ࠋ

ᅗ1-1 Ἴ㛗ศ๭ከ㔜㸦WDM㸧᪉ᘧࡢᶍᘧᅗ

ᅗ1-2 ࣟࣥࢢ࣮࣭࣓࣍ࣝࢺ࣭ࣟ࢔ࢡࢭࢫ࣭ࢹ࣮ࢱࢭࣥࢱ࡟࠾ࡅࡿගࣇ࢓࢖ࣂఏ㏦ࡢᵓᡂᅗ

1.2 ࢹ ࢹࢪࢱࣝࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺఏ㏦

኱ᐜ㔞໬࡟ྥࡅ࡚ࡣࠊWDMࢆᑟධࡍࡿ࡜࡜ࡶ࡟ྛࢳࣕࢿࣝࡢ㏦ཷಙᶵ㸦ගࢺࣛࣥࢩ࣮ࣂ㸧 ࡢ㧗㏿໬ࡀồࡵࡽࢀࡿࠋගࢺࣛࣥࢩ࣮ࣂࡣ㟁Ẽಙྕࢆගಙྕ࡟ኚ᥮ࡋ࡚ගࣇ࢓࢖ࣂ࡟ධຊ ࡍࡿ㏦ಙ㒊࡜ࠊගࣇ࢓࢖ࣂ࠿ࡽཷࡅྲྀࡗࡓගಙྕࢆ㟁Ẽಙྕ࡟ኚ᥮ࡍࡿཷಙ㒊࡛ᵓᡂࡉࢀ

Tx1 Tx2

TxN

Ἴ㛗ྜἼჾ

ගቑᖜჾ ග䝣䜯䜲䝞

ග㏦ಙჾ䠄Tx䠅 λ1 λ2

λN

Rx1 Rx2

RxN λ1

λ2

λN

ගཷಙჾ䠄Rx䠅 λ1λ2 λN

Ἴ㛗ศἼჾ Ἴ㛗

䝕䞊䝍䝉䞁䝍㛫 䠄DCI䠅

䝻䞁䜾䝩䞊䝹 䠄䝞䝑䜽䝪䞊䞁䠅

┴㛫䚸኱㒔ᕷ㛫

䝯䝖䝻

┴ෆ䚸኱㒔ᕷෆ

䜰䜽䝉䝇

ᒁ⯋䡚ᐙᗞ䞉஦ᴗᡤ

WDM⿦⨨

䝹䞊䝍䞉䝇䜲䝑䝏 䠄ග䝖䝷䞁䝅䞊䝞䠅 ග䝣䜯䜲䝞

(9)

6

ࡿࠋᚑ᮶ࡢᵓᡂ࡛ࡣࠊ㏦ಙഃ࡛ཷࡅྲྀࡗࡓ㟁Ẽಙྕࡣࢻࣛ࢖ࣂࢆ⤒࡚ගᙉᗘኚㄪჾ࡟ධຊ ࡉࢀࡿࡇ࡜࡛ࠊධຊࡉࢀࡓ㐃⥆Ⓨ᣺㸦continuous waveࠊCW㸧࣮ࣞࢨ࠿ࡽࡢගࢆON/OFF ࡢ2್࡛ᙉᗘኚㄪࡋ࡚ගಙྕ࡟ኚ᥮ࡍࡿ㸦ᅗ1-3ୖ㸧ࠋᙉᗘኚㄪࡉࢀࡓගಙྕࡣගࣇ࢓࢖ࣂ

ࢆ௓ࡋ࡚ఏ㏦ࡉࢀࠊཷಙ㒊࡟ධຊࡉࢀࡿࠋࣇ࢛ࢺࢲ࢖࣮࢜ࢻ㸦photo-diodeࠊPD㸧ࡣཷࡅྲྀ

ࡗࡓග࢚ࢿࣝࢠ࣮ࢆ㟁ὶ࡟ኚ᥮ࡍࡿ⣲Ꮚ࡛࠶ࡾࠊཷಙࡋࡓගಙྕࢆග㟁ὶ࡟ኚ᥮ࡍࡿࠋࡑ ࡢᚋẁ࡛ࢺࣛࣥࢫ࢖ࣥࣆ࣮ࢲࣥࢫ࢔ࣥࣉ㸦trans-impedance amplifierࠊTIA㸧ࡀ㟁ὶࢆ㟁 ᅽ࡟ኚ᥮ࡋ࡞ࡀࡽቑᖜࡍࡿࡇ࡜࡛㟁Ẽಙྕ࡜ࡋ࡚ฟຊࡍࡿࠋࡇࡢࡼ࠺࡟ᙉᗘኚㄪࢆ฼⏝ࡋ ࡓᚑ᮶ࡢගఏ㏦ࡣࠊ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࠊࡘࡲࡾᙉᗘ࡜࠸࠺ගࡢ≉ᛶࡢ୍㠃ࢆ฼⏝ࡋ࡚ಙྕࢆఏ㏦

ࡍࡿࠋගኚㄪჾࡸPD➼ࡢࢺࣛࣥࢩ࣮ࣂࢆᵓᡂࡍࡿ㒊ရࡢ㧗㏿໬࡟ࡼࡾࠊ40 Gb/s࡜࠸ࡗࡓ ఏ㏦㏿ᗘࢆ᭷ࡍࡿࢺࣛࣥࢩ࣮ࣂࡀ㛤Ⓨࡉࢀࠊ౛࠼ࡤ40Ἴ㛗ࢆ฼⏝ࡍࡿWDMࢩࢫࢸ࣒࡛ࡣ 1.6 Tb/s㸦40 G b/s™40 Ἴ㛗㸧ࡢఏ㏦ᐜ㔞ࢆᐇ⌧࡛ࡁࡿࠋ

᭦ ࡞ࡿ኱ᐜ㔞 ໬ࢆぢᤣ࠼ ࠊ㏆ᖺ㛤Ⓨ ࡉࢀࡓࡢࡀ ࠊ ೫Ἴከ㔜 ࣭఩┦ኚㄪ ᪉ᘧ㸦dual polarization quadrature phase shift keyingࠊDP-QPSK㸧ࡸ┤஺᣺ᖜኚㄪ᪉ᘧ㸦quadrature amplitude modulationࠊQAM㸧࡜ࠊࢹࢪࢱࣝಙྕฎ⌮ࢆ⤌ࡳྜࢃࡏࡓගࢹࢪࢱࣝࢥࣄ࣮ࣞ

ࣥࢺఏ㏦ᢏ⾡[1.22-1.23]࡛࠶ࡿࠋᚑ᮶ࡢఏ㏦ࡀࠊගࡢᙉᗘࢆ฼⏝ࡋ࡚ኚㄪࡋ࡚࠸ࡓࡢ࡟ᑐࡋࠊ ࢹࢪࢱࣝࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺఏ㏦࡛ࡣࠊ೫Ἴࡸ఩┦࡜࠸ࡗࡓගࡢ௚ࡢ≉ᚩࢆ฼⏝ࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ఩

┦ኚㄪ࡜ከ್ኚㄪ࡟ࡼࡿࣅࢵࢺ࣮ࣞࢺࡢྥୖ࡜ࠊ೫Ἴከ㔜ࢆ⤌ࡳྜࢃࡏࡿࡇ࡜࡛ఏ㏦ຠ⋡

ࡢࡉࡽ࡞ࡿྥୖࡀྍ⬟࡟࡞ࡾࠊࢺࣛࣥࢩ࣮ࣂ࠶ࡓࡾ100 Gb/sࡢࢩࢫࢸ࣒ࡀᐇ㝿࡟ᐇ⏝໬ࡉ

ࢀ࡚࠸ࡿࠋࡉࡽ࡟ࣇ࢕ࣝࢱࣜࣥࢢࡸ࢖ࢥࣛ࢖ࢪࣥࢢ➼ࠊࢹࢪࢱࣝಙྕฎ⌮࡟ࡼࡾࠊWDMࡢ Ἴ㛗㛫㝸ࢆ▷ࡃࡋ࡚཰ᐜࡍࡿἼ㛗ᩘࢆୖࡆࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡟࡞ࡾࠊ100 Gb/sࡢఏ㏦㏿ᗘ࡛ࡶ

100Ἴ㛗ࡢWDMࢩࢫࢸ࣒ࢆᵓ⠏࡛ࡁࡿࡼ࠺࡟࡞ࡿ[1.24]ࠋࡑࡢ⤖ᯝࠊ10 Tb/s㸦100 Gb/s

™100Ἴ㛗㸧ࡶࡢ኱ᐜ㔞໬ࡀྍ⬟࡟࡞ࡿࠋࢹࢪࢱࣝࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺఏ㏦࡟⏝࠸ࡿගࢺࣛࣥࢩ࣮

ࣂࡢᵓᡂࢆᅗ 1Ѹ3 ୗ࡟♧ࡍࠋ㏦ಙഃ࡛ࡣࠊධຊࡉࢀࡓ㟁Ẽಙྕࡣ DSP㸦digital signal processor㸧࡛ࢹࢪࢱࣝಙྕฎ⌮ࡉࢀࡓᚋࠊDAC㸦digital-analog converter㸧࡟ࡼࡾ࢔ࢼࣟ

ࢢಙྕ࡟ኚ᥮ࡉࢀࡿࠋࡑࡢಙྕࡣࢻࣛ࢖ࣂࢆ⤒࡚఩┦ኚㄪჾ࡟ධຊࡉࢀࡿࡇ࡜࡛ࠊ఩┦ኚ ㄪࡉࢀࡓගಙྕࡀ⏕ᡂࡉࢀࠊࣇ࢓࢖ࣂ࡟ฟຊࡉࢀࡿࠋཷಙഃ࡛ࡣࠊගࣇ࢓࢖ࣂ࠿ࡽධຊࡉ

ࢀࡓಙྕගࡀࠊ᚟ㄪ⏝ࡢගᅇ㊰࡛࣮ࣞࢨ࠿ࡽࡢᒁⓎග࡜ᖸ΅ࡍࡿࠋࡑࡢ⤖ᯝࠊࡑࡢ఩┦≧

ែ࡟ᛂࡌ࡚ 4 ࡘࡢ࣏࣮ࢺ࠿ࡽฟຊ࣏࣮ࢺࡀ㑅ᢥࡉࢀࠊ఩┦ኚㄪಙྕࡢ఩┦᝟ሗࡀᙉᗘಙྕ

࡟ኚ᥮ࡉࢀࡿࠋࡑࡢᚋࠊ4ࡘࡢPD࡛ගಙྕ࠿ࡽ㟁Ẽಙྕ࡬ኚ᥮ࡉࢀࡓࡢࡕ࡟ࠊTIAࢆ⤒࡚

DSP ࡟ධຊࡉࢀࠊࢹࢪࢱࣝಙྕฎ⌮࡟ࡼࡾ᚟ㄪࡉࢀࡿ[1.25-1.26]ࠋࡇࡢࡼ࠺࡟ࢹࢪࢱࣝࢥ

ࣄ࣮ࣞࣥࢺఏ㏦࡛ࡣࠊᚑ᮶ࡢఏ㏦࡜ẚ㍑ࡋ࡚ࠊග࡜㟁Ẽࡢ」㞧࡞ಙྕฎ⌮࡟ࡼࡾᐇ⌧ࡉࢀ

࡚࠸ࡿࠋࡑࢀ࡟కࡗ࡚ࠊගࢺࣛࣥࢩ࣮ࣂࡣ఩┦̾ᙉᗘኚ᥮ࢆ⾜࠺ගಙྕฎ⌮ᅇ㊰ࡸࠊ㧗㏿࡞

ගಙྕࢆ㟁Ẽಙྕ࡟ኚ᥮ࡍࡿ」ᩘࡢග༙ᑟయ⣲Ꮚ࡞࡝ࠊ」ᩘࡢ㧗ᛶ⬟࡞㒊ᮦ࡟ࡼࡾᵓᡂࡉ

ࢀࡿࡼ࠺࡟࡞ࡗࡓࠋࡑࢀ࡟ᑐࡋࠊ✵㛫ගᏛ⣔ࡸගࣇ࢓࢖ࣂࢆ⏝࠸ࡿ᥋⥆࣭ᐇ⿦ᢏ⾡ࢆ⏝࠸

ࡿࡇ࡜࡛ࠊಶูࡢ㒊ရࢆࢹ࢕ࢫࢡ࣮ࣜࢺᐇ⿦ࡋࠊࢹࢪࢱࣝࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺ⏝ࡢගࢺࣛࣥࢩ࣮

ࣂࡀᐇ⌧ࡉࢀ࡚ࡁࡓࠋࡋ࠿ࡋࠊࢹࢪࢱࣝࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺఏ㏦ࡢᾐ㏱࡜࡜ࡶ࡟ࠊ㧗ᛶ⬟໬ࡸᑠ

(10)

7

ᆺ໬ࠊ〇㐀ᢏ⾡࡜ࡋ࡚෌⌧ᛶࡸ㔞⏘ᛶࡢྥୖ࡟ᑐࡍࡿせồࡣ᪥ቑࡋ࡟㧗ࡲࡗ࡚࠾ࡾࠊࡇࢀ

ࡽᢏ⾡ㄢ㢟ࢆゎỴࡍࡿࡓࡵࠊගࢺࣛࣥࢩ࣮ࣂ࡟࠾ࡅࡿ㞟✚ᢏ⾡ࡣ௒ᚋࡉࡽ࡟㔜せ࡜࡞ࡿࠋ

ᅗ1-3 ගࢺࣛࣥࢩ࣮ࣂᵓᡂࡢᶍᘧᅗ

㸦ୖ㸧ᚑ᮶ࡢගఏ㏦ࠊ㸦ୗ㸧ࢹࢪࢱࣝࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺගఏ㏦

1.3 ග ග㞟✚ᢏ⾡࡜ࡑࡢㄢ㢟

ග㞟✚ᢏ⾡ࡣࠊග※㸦࣮ࣞࢨ㸧ࡸཷග⣲Ꮚ㸦PD㸧ࠊ఩┦ኚㄪჾ࡜࠸ࡗࡓගᶵ⬟⣲Ꮚ࡜ࠊග ᑟἼ㊰࡟ࡼࡾᵓᡂࡉࢀࡓᙉᗘྜศἼჾࠊගࢫ࢖ࢵࢳࠊගᖸ΅ィࠊἼ㛗ྜศἼჾ࡜࠸ࡗࡓࣃ

ࢵࢩࣈ࡞ගᅇ㊰⣲Ꮚࢆࠊ1ࡘࡢࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒ୖ࡟ᑠᆺ୍య໬ࡋࡓ㞟✚ᅇ㊰ࢆస〇ࡍࡿᢏ

⾡࡛࠶ࡿࠋ㟁Ꮚᅇ㊰࡟࠾ࡅࡿ㞟✚ᅇ㊰࡟ᑐࡋ࡚ࠊࡇ࠺࠸ࡗࡓᢏ⾡࡟ࡼࡾ」ᩘࡢග⣲Ꮚࢆ㞟

✚ࡋࡓᅇ㊰ࡣග㞟✚ᅇ㊰࡜࠸ࢃࢀࠊ1969ᖺ௦࡟Miller࡟ࡼࡾᥦၐࡉࢀࡓᴫᛕ࡛࠶ࡿ[1.27]ࠋ ගࢆගࡢࡲࡲಙྕฎ⌮ࡍࡿࡓࡵࠊ┬࢚ࢿࣝࢠ࣮࡛㧗㏿࡞ಙྕฎ⌮ࡀྍ⬟࡟࡞ࡿ࡜ᮇᚅࡉࢀ

࡚࠸ࡿࠋୖグࡢࢹࢪࢱࣝࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺఏ㏦⏝ගࢺࣛࣥࢩ࣮ࣂࢆᵓᡂࡍࡿ」ᩘࡢගᏛ㒊ရࢆ

㞟✚ࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊᑠᆺ໬ࠊపࢥࢫࢺ໬ࡢ࣓ࣜࢵࢺࡀᚓࡽࢀࡿࡓࡵࠊග㏻ಙᛂ⏝࡟࠾࠸࡚ࡶ

άⓎ࡞◊✲㛤Ⓨࡀ⾜ࢃࢀ࡚࠸ࡿࠋ

1.3.1 ᮦᩱ࡟ࡼࡿࢹࣂ࢖ࢫ≉ᛶࡢ㐪࠸

ࡇࡇ࡛ࡣࠊග㏻ಙ⏝ࢹࣂ࢖ࢫࡢస〇࡟⏝࠸ࡽࢀࡿᮦᩱࡢ≉ᛶ࡜ᶵ⬟࡟ࡘ࠸࡚ゐࢀࡿࠋග ᚑ᮶䛾ගఏ㏦䠄ᙉᗘኚㄪ䠅

ග※ ᙉᗘ

ኚㄪჾ 䝗䝷䜲䝞

PD TIA

㟁Ẽಙྕ 㟁Ẽ

㟁Ẽಙྕ

ගಙྕ

᫬㛫

ගᙉᗘ

㏦ಙഃ ཷಙഃ

䝕䝆䝍䝹䝁䝠䞊䝺䞁䝖ගఏ㏦

ග※ ఩┦

ኚㄪჾ

఩┦᚟ㄪ

⏝ගᅇ㊰ PD

㟁Ẽಙྕ 㟁Ẽಙྕ

ගಙྕ

㏦ಙഃ ཷಙഃ

DSP DAC 䝗䝷䜲䝞 ఩┦

䠋೫Ἴ

᚟ㄪ⏝

ගᅇ㊰ PD PD PD

ADC DSP TIA

TIA

᫬㛫

ග఩┦

1 0

π/2 0 3π/2π

(11)

8

㏻ಙ࡟ᚲせ࡞⣲Ꮚ㸦ࢹࣂ࢖ࢫ㸧ࡣࠊ኱ࡁࡃศูࡍࡿ࡜ග※ࠊཷගჾࠊኚㄪჾࠊࣃࢵࢩࣈᅇ

㊰࡟ศ࠿ࢀࠊࡑࢀࡒࢀࡢࢹࣂ࢖ࢫࡣᐇ࡟ᵝࠎ࡞ᮦᩱࢆ⏝࠸࡚ᐇ⌧ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋࡋ࠿ࡋ࡞ࡀ

ࡽࠊᚋ㏙ࡢࡼ࠺࡟ࠊᮦᩱ≉ᛶⓗ࡟ࡑࢀࡒࢀࡢᶵ⬟࡟ᑐࡋ࡚ᚓᡭ୙ᚓᡭࡀ࠶ࡾࠊ㧗࠸ᛶ⬟ࡀ ồࡵࡽࢀࡿග㏻ಙ࡟࠾࠸࡚ࡣࠊồࡵࡿᶵ⬟࡟࠶ࡗࡓᮦᩱࢆ㑅ᢥࡋࠊࢹࣂ࢖ࢫࢆస〇ࡍࡿࡇ

࡜ࡀ୍⯡ⓗ࡛࠶ࡿ㸦⾲1-4㸧ࠋ

࣭▼ⱥ࢞ࣛࢫ㸦SiO2㸧[1.28]

ගࣇ࢓࢖ࣂ࡜ྠࡌᮦᩱ࡛࠶ࡿࡓࡵࠊపᦆኻ࡞᥋⥆ࡸගᑟἼ㊰ࢆᐇ⌧࡛ࡁࡿࠋࡲࡓࠊᒅᢡ

⋡ࡢ ᗘ౫ᏑᛶࡶSiࡸInP࡜ẚ㍑ࡋ࡚ᑠࡉ࠸ࡓࡵࠊ⎔ቃ࡟ࡼࡿ≉ᛶኚືࡶᑠࡉࡃࠊࣃࢵࢩ

ࣈᶵ⬟ࢆ᭷ࡍࡿගᅇ㊰⣲Ꮚࡢస〇࡟ྥ࠸ࡓᮦᩱ࡛࠶ࡾࠊࢫࣉࣜࢵࢱࡸAWG࡞࡝ࡀᐇ⏝໬ࡉ

ࢀ࡚࠸ࡿࠋ୍᪉࡛ࢥ࢔Ѹࢡࣛࢵࢻ㛫ࡢᒅᢡ⋡ࡀᑠࡉ࠸ࡓࡵࠊᑟἼ㊰ࡢ᭤ࡆ༙ᚄࡀẚ㍑ⓗ኱ࡁ ࡃࠊᅇ㊰ࢧ࢖ࢬࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡿࡇ࡜ࡀ࠶ࡿࠋࡲࡓㄏ㟁యᮦᩱࡢࡓࡵࠊග༙ᑟయᶵ⬟ࡣᣢࡓ࡞

࠸ࠋ

࣭ࢩࣜࢥࣥ㸦Si㸧[1.29]

㏻ಙἼ㛗ᖏ࡛㏱㐣⋡ࡀ㧗ࡃࠊᒅᢡ⋡ࡶ㧗࠸ࡓࡵගࡢ㛢ࡌ㎸ࡵࡀᙉ࠸ᑟἼ㊰࡛ᩘ10 μmࡢ

᭤ࡆ༙ᚄࢆᐇ⌧࡛ࡁࠊᑠࡉ࠸ࢧ࢖ࢬࡢᅇ㊰ࢆᐇ⌧࡛ࡁࡿࠋࡲࡓࠊࢻ࣮ࣃࣥࢺࡢᑟධࡸGeࡢ

࣊ࢸ࢚ࣟࣆࢱ࢟ࢩࣕࣝᡂ㛗࡟ࡼࡾࠊኚㄪჾࡸཷගჾࡲ࡛ᐇ⌧࡛ࡁࡿࠋ୍᪉ࠊග※ࡢᶵ⬟ࡶ

ᮇᚅࡉࢀࡿࡶࡢࡢࠊ㏻ಙἼ㛗ᖏ࡛㛫᥋㑄⛣ࡢᮦᩱࡢࡓࡵࠊᚋ㏙ࡢ InP ࡢࡼ࠺࡞┤᥋㑄⛣ᆺ

࣮ࣞࢨࡢస〇ࡣᅔ㞴࡛࠶ࡿࠋ ᗘ౫ᏑᛶࡀSiO2࡜ẚ㍑ࡋ࡚኱ࡁࡃࠊࡲࡓᒅᢡ⋡ᕪ࡟ࡼࡾࣇ

࢓࢖ࣂ࡜ࡢ┤᥋᥋⥆ࡢᦆኻࡶ኱ࡁ࠸ࡓࡵࠊ⢭ᐦ࡞ᒅᢡ⋡ไᚚࢆせࡍࡿගᅇ㊰ࡸపᦆኻ࡞ග ᅇ㊰࡟ࡣ୙ྥࡁ࡛࠶ࡿࠋSiࢆ⏝࠸ࡓග㞟✚ᅇ㊰ࡢ◊✲㛤Ⓨศ㔝ࡣSiࣇ࢛ࢺࢽࢡࢫ࡜ࡶ࿧ࡤ

ࢀࠊCMOS ࡢ〇㐀ࣇ࢓࢘ࣥࢻ࣮ࣜࢆ฼⏝ࡋ࡚ຠ⋡ⓗ࡟స〇࡛ࡁࡿࡓࡵࠊගࢹࣂ࢖ࢫࡢపࢥ ࢫࢺ໬࡟ྥ࠸ࡓᮦᩱ⣔࡜ࡋ࡚ᮇᚅࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋ

࣭Ϫ-Ϭ᪘໬ྜ≀༙ᑟయ㸦InP㸦⇥໬࢖ࣥࢪ࣒࢘㸧ࠊGaAs㸦◉໬࣒࢞ࣜ࢘㸧㸧[1.30]

GaࡸAsࢆྵࡵࡓ⤖ᬗᡂ㛗࡟ࡼࡾග㏻ಙ࡟㐺ࡋࡓ1.3 μm ~1.6 μmᖏ࡛ࣂࣥࢻࢠࣕࢵࣉࢆ

ไᚚࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࠊග※࡜࡞ࡿ࣮ࣞࢨࡸቑᖜჾࠊ࠶ࡿ࠸ࡣཷගჾࠊኚㄪჾ࡞࡝ࠊගᶵ⬟

⣲Ꮚ࡟ྥ࠸ࡓᮦᩱ࡛࠶ࡿࠋࡲࡓࠊSi ➼࡜ẚ㍑ࡋ࡚㟁Ꮚ⛣ືᗘࡶ㧗࠸ࡓࡵ⣲Ꮚࡢ㧗㏿໬ࡀྍ

⬟࡛࠶ࡿࠋ୍᪉ࠊᒅᢡ⋡ࡢ㧗ࡉ࡜ ᗘ౫ᏑᛶࡣSi࡟㏆࠸ࡓࡵࠊSi࡜ྠᵝ࡟ࠊᑠᆺࡢᅇ㊰࡟

ࡣྥࡃࡀࠊ㧗⢭ᗘࠊ࠶ࡿ࠸ࡣపᦆኻࡀᚲせ࡞ගᅇ㊰࡟ࡣ୙ྥࡁ࡛࠶ࡿࠋ

࣭LN㸦LiNbO3ࠊࢽ࢜ࣈ㓟ࣜࢳ࣒࢘㸧[1.31]

LNࡣ㠀⥺ᙧගᏛ⤖ᬗ࡛࠶ࡾࠊ㟁ᅽࡢ༳ຍ࡛ᒅᢡ⋡ࡀኚ໬ࡍࡿ࣏ࢵࢣࣝࢫຠᯝࢆ᭷ࡍࡿᮦ

ᩱ࡛࠶ࡿࠋᒅᢡ⋡ኚືࢆ฼⏝ࡍࡿࡇ࡜࡛ᙉᗘኚㄪჾࡸ఩┦ኚㄪჾࢆᵓᡂࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡛

࠶ࡿࠋ࣏ࢵࢣࣝࢫຠᯝࡀ㧗࠸ࡓࡵࠊప࠸㟁ᅽ༳ຍ࡛㧗㏿࡟఩┦ࢆኚ໬ࡉࡏࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࠊ

(12)

9

㧗㏿࡞ኚㄪჾ࡟ྥ࠸ࡓᮦᩱ࡛࠶ࡿࠋᒅᢡ⋡ࡀపࡃࠊຍᕤࡀ㞴ࡋ࠸ࡓࡵࠊ」㞧࡞ගᅇ㊰࡟ࡣ

ྥ࠿ࡎࠊࡲࡓᙉㄏ㟁యࡢࡓࡵග༙ᑟయᶵ⬟ࡣᣢࡓ࡞࠸ࠋ

⾲1-4 ගࢹࣂ࢖ࢫᮦᩱ࡜ᶵ⬟

1.3.2 ࣁ ࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚ᢏ⾡࡜ࣔࣀࣜࢩࢵࢡ㞟✚ᢏ⾡

ࡇࡇ࡛㞟✚ᆺගࢹࣂ࢖ࢫࢆᐇ⌧ࡍࡿࡓࡵ࡟ᚑ᮶࠿ࡽ⏝࠸ࡽࢀ࡚࠸ࡿ2ࡘࡢ㞟✚ᢏ⾡࡟ゐࢀ

ࡿࠋ

࣭ࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚ᢏ⾡[1.32-1.34]

ࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚ࡣࠊࡑࢀࡒࢀಶู࡟స〇ࡋࡓ⣲Ꮚࢆ⏝࠸࡚ᐇ⿦࣭㞟✚ࡍࡿᡭἲ࡛࠶ࡿࠋ ᚲせ࡞ᶵ⬟࡟᭱㐺࡞ᮦᩱ࡛స〇ࡉࢀࡓ⣲Ꮚࠊ౛࠼ࡤࠊගࣇ࢓࢖ࣂ࡜ࡢ᥋⥆ᛶࡸ೫Ἴ࣭఩┦

ไᚚᛶ࡟ඃࢀࡓ▼ⱥ⣔PLCࠊ㏻ಙἼ㛗ᖏ࡟ࣂࣥࢻࢠࣕࢵࣉࢆᣢࡕࠊ㧗㏿࡟ືసࡍࡿInP⣔ ࡢࣇ࢛ࢺࢲ࢖࣮࢜ࢻ㸦InP-PD㸧ࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡛ඃࢀࡓගࢹࣂ࢖ࢫࢆᐇ⌧ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࠋ ࡋ࠿ࡋ࡞ࡀࡽࠊගࢆຠ⋡ⓗ࡟᥋⥆ࡍࡿᐇ⿦ᢏ⾡ࡢ㞴ࡋࡉ㸦ᩘμm㹼ࢧࣈμmࡢᐇ⿦⢭ᗘ㸧ࡸࠊ

୍య〇㐀࡛ࡁ࡞࠸ࡇ࡜࡛〇㐀ຠ⋡ࡀୖࡆࡽࢀ࡞࠸ࡇ࡜ࡀㄢ㢟࡜ࡋ࡚ᣲࡆࡽࢀࡿࠋ

࣭ࣔࣀࣜࢩࢵࢡ㞟✚ᢏ⾡[1.35-1.38]

୍᪉ࡢࣔࣀࣜࢩࢵࢡ㞟✚ࡣ༢୍ᮦᩱ⣔࠿ࡽ࡞ࡿᇶᯈୖ࡛ྛᶵ⬟⣲Ꮚࢆస〇ࡋࠊ㞟✚ࡍࡿᡭ ἲ࡛࠶ࡿࠋSiࡸInP⣔ࡀ୺࡞ᮦᩱ࡜ࡋ᳨࡚ウࡉࢀ࡚࠾ࡾࠊ࢙࢘ࣁࣉࣟࢭࢫ࡟ࡼࡿ㞟✚ࡀྍ

⬟࡛࠶ࡿࡓࡵࠊᑠᆺ໬ࡸ〇㐀ࢫ࣮ࣝࣉࢵࢺࡢྥୖ࡟ྥ࠸ࡓ㞟✚ᙧែ࡛࠶ࡿࠋࡋ࠿ࡋࠊ㞟✚

ࡍࡿ⣲Ꮚࡢ✀㢮࡟ࡼࡗ࡚ࡣᒙᵓ㐀ࡸస〇ᕤ⛬ࡀ」㞧࡟࡞ࡾᢏ⾡ⓗ࡞〇㐀㞴᫆ᗘࡀୖࡀࡿࡓ

ࡵࠊࣉࣟࢭࢫࡢ෌⌧ᛶపୗࡸᐇ⌧ࡍࡿᶵ⬟࡟ไ⣙ࡀ⏕ࡌࡿ࡜࠸ࡗࡓࢹ࣓ࣜࢵࢺࡶ࠶ࡿࠋ

ୖグࡢࡼ࠺࡟ࠊᮦᩱ㑅ᢥ࡟ຍ࠼ࠊ㞟✚ᢏ⾡࡟࠾࠸࡚ࡶࠊᶵ⬟࣭ᛶ⬟ࡸࠊࢧ࢖ࢬࠊࢫ࣮ࣝ

ࣉࢵࢺ࡜࠸ࡗࡓほⅬ࡛ᚓᡭ୙ᚓᡭࡀ࠶ࡿࠋࡇࢀࡲ࡛ࡢ㞟✚ᢏ⾡࡛ࡣࡇࢀࡽࢆ୧❧ࡍࡿࡇ࡜

ࡀ㞴ࡋࡃࠊࡑࡢࡓࡵࠊ᪂ࡓ࡞㞟✚ᢏ⾡࡟ࡼࡿࣈ࣮ࣞࢡࢫ࣮ࣝࡀᙉࡃᮃࡲࢀ࡚࠸ࡿࠋ

ගᶵ⬟⣲Ꮚ ගᅇ㊰

ග※ ཷಙჾ ኚㄪჾ 䝟䝑䝅䝤ᅇ㊰

InP 䖂 䖂 䕿 䕧

GaAs 䖂 䖂 䕿 䕧

LN 䠉 䠉 䖂 䠉

SiO2 䠉 䠉 䠉 䖂

Si 䠉 䕿 䕿 䕿

(13)

10

⾲1-5 ྛ㞟✚ᢏ⾡࡟࠾ࡅࡿࢹࣂ࢖ࢫ㞟✚ᡭἲࡢᶍᘧᅗ

1.3.3 ࣊ ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡

࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡ࡣࠊᚑ᮶ࡢ㞟✚ᢏ⾡ࡢᢪ࠼ࡿୖグࡢㄢ㢟ࢆゎỴࡍࡿᢏ⾡࡜ࡋ࡚

㏆ᖺὀ┠ࡉࢀ࡚࠸ࡿ[1.39-1.41]ࠋࡑࡢ≉ᚩࡣᅗ1-6ࡢࡼ࠺࡟స〇ࣉࣟࢭࢫࡢᕤ⛬࠿ࡽ᫂ࡽ࠿

࡛࠶ࡾࠊᚤ⣽ຍᕤ࡟ࡼࡿࢹࣂ࢖ࢫᙧᡂ๓ࡢ␗✀ᮦᩱ࠿ࡽ࡞ࡿࢳࢵࣉࡸ࢙࢘ࣁࢆࠊࣉࣛࢵࢺ

ࣇ࢛࣮࣒ᇶᯈ㸦࢙࢘ࣁ㸧ୖ࡟࣎ࣥࢹ࢕ࣥࢢࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ␗✀ᮦᩱࢆ⏝࠸ࡓࢹࣂ࢖ࢫࡢస〇

ࣉࣟࢭࢫࢆࠊࡉࡽ࡟␗࡞ࡿᮦᩱࡢ࢙࢘ࣁࡢୖ࡛⾜࠺ࡇ࡜ࡀྍ⬟࡜࡞ࡿࠋࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚

࡛ࡣඛ࡟స〇ࡋࡓࢹࣂ࢖ࢫࡢࢳࢵࣉࢆࠊ୍ࡘ୍ࡘࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒ᇶᯈୖ࡟㧗⢭ᗘ࡟ᐇ⿦

ࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡗࡓࡢ࡟ᑐࡋࠊ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡛ࡣࠊᮦᩱࢆࡑࡢࡲࡲูᮦᩱࡢ࢙࢘ࣁ࡟

ᦚ㍕ࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ࢙࢘ࣁࣉࣟࢭࢫࡀྍ⬟࡜࡞ࡾࠊ㧗ࢫ࣮ࣝࣉࢵࢺ࡛ࡢࢹࣂ࢖ࢫస〇ࡀᐇ⌧

࡛ࡁࡿࠋࡋࡓࡀࡗ࡚ࠊࢹࣂ࢖ࢫࡢస〇఩⨨ࡶ࢙࢘ࣁࣉࣟࢭࢫࡢࣇ࢛ࢺࢢࣛࣇ࢕⢭ᗘ࡛Ỵࡵ

ࡽࢀࡿࡓࡵࠊ㧗࠸⢭ᗘࡢ఩⨨ྜࢃࡏࡀせồࡉࢀࡿග⤖ྜࡀࠊࢫࢸࢵࣃ࡟ࡼࡿࢼࣀ࣮࢜ࢲࡢ

఩⨨ྜࢃࡏ⢭ᗘ࡛ࠊ࠿ࡘ୍ᣓ࡟⾜࠺ࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࠋᚋ࠿ࡽࢹࣂ࢖ࢫࢆస〇ࡍࡿࡓࡵࠊᮦᩱ

ࡢ࣎ࣥࢹ࢕ࣥࢢ᫬࡟ࡣࠊ࣎ࣥࢹ࢕ࣥࢢࡢ఩⨨⢭ᗘࡣせồࡉࢀ࡞࠸࣓ࣜࢵࢺࡶ࠶ࡿࠋࡉࡽ࡟ࠊ

࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡛ࡣࠊ㞟✚ࡍࡿྛᶵ⬟࡟㐺ࡋࡓᮦᩱࢆࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒ᇶᯈ࡟ᑟධࡍ

ࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒ᇶᯈࡢᮦᩱ⣔࡛ࡣᐇ⌧ࡀᅔ㞴࡞ᶵ⬟ࢆ௜୚

࡛ࡁࠊࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒ᇶᯈࢆࡑࡢࡲࡲ⏝࠸࡚ྛᶵ⬟⣲Ꮚࢆస〇ࡍࡿࣔࣀࣜࢩࢵࢡ㞟✚ࡼ

ࡾࡶࠊ㧗ᛶ⬟࡞ᶵ⬟⣲Ꮚࢆ㞟✚ࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡜࡞ࡿࠋ

࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡ࢆ⏝࠸ࡓග㞟✚ࢹࣂ࢖ࢫࡢ౛࡜ࡋ࡚ࠊࡇࢀࡲ࡛࡟Siࣇ࢛ࢺࢽࢡ 䝝䜲䝤䝸䝑䝗㞟✚ 䝰䝜䝸䝅䝑䜽㞟✚

」ᩘ䛾ಶู⣲Ꮚ䛷ᶵ⬟䜢㞟✚ ༢୍ᮦᩱ䠄༢୍䜴䜵䝝䠅䛷 ᶵ⬟䜢㞟✚

ಶู䛻స〇䛧䛯⣲Ꮚ

⤌䜏ྜ䜟䛫䚸ᐇ⿦

LD/PD/SiPh/▼ⱥ⣔PLC䛺䛹

䜴䜵䝝ୖ䛷ྛ⣲Ꮚ䜢స〇

ᮦᩱ䜴䜵䝝

Si/InP/SiO2䛺䛹

(14)

11

ࢫ࡟࠾࠸࡚ࠊᮦᩱⓗ࡟ᐇ⌧ࡀᅔ㞴࡛࠶ࡗࡓග※ᶵ⬟࡜࡞ࡿ࣮ࣞࢨࢆ㞟✚ࡍࡿ◊✲㛤Ⓨࡀ⾜

ࢃࢀ࡚࠸ࡿࠋ౛࠼ࡤࠊ࣮ࣞࢨ⏝ࡢάᛶᒙ࡜࡞ࡿ࢚ࣆࢱ࢟ࢩࣕࣝᒙࢆᙧᡂࡋࡓ InP ᇶᯈࢆࠊ SOIᇶᯈࢆ⏝࠸࡚స〇ࡋࡓSiࡢගᅇ㊰ࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒࢙࢘ࣁୖ࡟࣎ࣥࢹ࢕ࣥࢢࡋࠊSiᑟ Ἴ㊰ࢆఏᦙࡍࡿගࡢ࢚ࣂࢿࢵࢭࣥࢺἼࡀάᛶᒙࢆ㏻㐣ࡍࡿࡼ࠺࡟タィ࣭స〇ࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ

฼ᚓ፹㉁ࢆSiᑟἼ㊰࡟௜୚ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࠊࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒ᇶᯈୖ࡟ඹ᣺ᵓ㐀ࢆస〇ࡍ

ࡿࡇ࡜࡛࣮ࣞࢨࢆᐇ⌧ࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡜࡞ࡿ[1.40]ࠋࡇࡢ౛࡛ࡣ Si ගᑟἼ㊰ࡑࡢࡲࡲ฼⏝

ࡋࡓ࣮ࣞࢨࢆᚓࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࡓࡵࠊSi ࡢࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒࢙࢘ࣁୖࡢ௚ࡢගᅇ㊰࡜ࡢ⤖

ྜࡶᐜ࡛᫆࠶ࡾࠊSi ࣇ࢛ࢺࢽࢡࢫࡢ≉ᚩ࡛࠶ࡿᅇ㊰ࡢᑠᆺᛶࢆά࠿ࡋࡓࡲࡲࠊ࣮ࣞࢨࡢࢳ

ࢵࣉࢆᚋ࠿ࡽ୍ࡘ୍ࡘᦚ㍕ࡍࡿࡇ࡜࡞ࡃࠊInP⣔࣮ࣞࢨࡢ㞟✚ࡀ࡞ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋࡲࡓࠊࡶ࠺

୍᪉ࡢ౛࡛ࡣSiࡢගᅇ㊰ࢆᙧᡂࡋࡓࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒ᇶᯈୖ࡟ࠊ࣮ࣞࢨ⏝ࡢ࢚ࣆࢱ࢟ࢩࣕ

ࣝᒙࢆᣢࡘInPᇶᯈ࡜ࠊPD⏝ࡢ࢚ࣆࢱ࢟ࢩࣕࣝᒙࢆᣢࡘ InPᇶᯈࢆ࣎ࣥࢹ࢕ࣥࢢࡋࠊ」

ᩘࡢ࣮ࣞࢨ࡜PDࢆ୍ᗘ࡟㞟✚ࡋ࡚࠸ࡿࠋ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡛ࡣ」ᩘࡢ✀㢮ࡢᇶᯈࢆ࣎ࣥ

ࢹ࢕ࣥࢢࡋࠊࢹࣂ࢖ࢫࢆస〇ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࡓࡵࠊ㑅ᢥࡍࡿἼ㛗ࡸᶵ⬟ࠊ㧗㏿ᛶ࡞࡝ࠊ

┠ⓗࡢ⏝㏵࡟ྜࢃࡏࡓ࢚ࣆࢱ࢟ࢩࣕࣝᒙࢆ᭷ࡍࡿᇶᯈࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡛ࠊᵝࠎ࡞✀㢮ࡢ㧗ᛶ

⬟࡞ᶵ⬟⣲Ꮚࢆ㞟✚ࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡟࡞ࡿ[1.41]ࠋୖグࡢྲྀࡾ⤌ࡳࡣࠊLSIෆ㒊ࡸLSI㛫ࡢ 㟁Ẽ㓄⥺ࢆග㓄⥺࡟⨨ࡁ᥮࠼ࡿࠊග࢖ࣥࢱ࣮ࢥࢿࢡࢩࣙࣥࢆ࢔ࣉࣜࢣ࣮ࢩࣙࣥ࡜ࡋ᳨࡚ウ ࡀ࡞ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋቑຍࡍࡿ᝟ሗฎ⌮㔞࡟ᑐࡋ࡚ LSI ࡢ㧗ᛶ⬟໬ࡀࡲࡍࡲࡍồࡵࡽࢀࡿ୍᪉

࡛ࠊ㟁Ẽ㓄⥺㒊࡛ࡢಙྕຎ໬ࡸ࢚ࢿࣝࢠ࣮ࡢᦆኻࡀ㧗ᛶ⬟໬ࡢ࣎ࢺࣝࢿࢵࢡ࡜࡞ࡗ࡚࠸ࡿࠋ ග࡟ࡼࡿಙྕఏ㏦ࡣ㧗㏿໬࡜పᾘ㈝㟁ຊ໬ࡢ୧❧ࡀྍ⬟࡛࠶ࡾࠊSiࣇ࢛ࢺࢽࢡࢫ࡟ࡼࡾLSI ෆ㒊࡟ග㞟✚ᅇ㊰ᛶ⬟ࢆᐇ⌧࡛ࡁࢀࡤࠊLSIࡢᛶ⬟ࢆ኱ᖜ࡟ྥୖ࡛ࡁࡿ࡜⪃࠼ࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋ ࡇࡢࡼ࠺࡟ࠊ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡ࡣࠊࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒ᇶᯈ࡬ࠊᮦᩱⓗ࡟ᐇ⌧ࡀᅔ 㞴࡞ᶵ⬟ࢆ௜ຍ࡛ࡁࡿࡔࡅ࡛࡞ࡃࠊ࣎ࣥࢹ࢕ࣥࢢࡍࡿ␗✀ᮦᩱḟ➨࡛ᵝࠎ࡞ࢹࣂ࢖ࢫࢆࠊ 㧗ࢫ࣮ࣝࣉࢵࢺ࡞࢙࢘ࣁࣉࣟࢭࢫ࡛ᐇ⌧࡛ࡁࡿᢏ⾡࡛࠶ࡾࠊ␗✀ᮦᩱ⼥ྜ㞟✚ᢏ⾡࡜࠸࠼

ࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊࣔࣀࣜࢩࢵࢡ㞟✚࡜ࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚ࡢ࣓ࣜࢵࢺࢆ୧❧ࡍࡿ᪂ࡓ࡞㞟✚ᢏ

⾡࡜ࡋ࡚ࠊ㏆ᖺὀ┠ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋ

ᅗ1Ѹ6 ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡟ࡼࡿࢹࣂ࢖ࢫ㞟✚ࡢᶍᘧᅗ

䝥䝷䝑䝖䝣䜷䞊䝮 ᇶᯈ

䝏䝑䝥㻛䜴䜵䝝 䠄ᮍ䝥䝻䝉䝇䠅

䝪䞁䝕䜱䞁䜾

䜴䜵䝝䝥䝻䝉䝇

(15)

12

1.4 ᮏ ᮏ◊✲ࡢ┠ⓗ࡜఩⨨௜ࡅ

ගఏ㏦ࢩࢫࢸ࣒ࡢ኱ᐜ㔞໬࡟క࠸ࠊࡑࢀࢆᵓᡂࡍࡿ」㞧࡞ගࢺࣛࣥࢩ࣮ࣂࢆ⡆౽࡟ᐇ⌧

ࡍࡿࡓࡵࠊ㞟✚ᆺගࢹࣂ࢖ࢫࡀồࡵࡽࢀ࡚࠸ࡿࠋࡋ࠿ࡋ࡞ࡀࡽࠊᚑ᮶ࡢ㞟✚ᢏ⾡࡛࠶ࡿࣔ

ࣀࣜࢩࢵࢡ㞟✚ࡸࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚࡛ࡣࠊᮦᩱ౫Ꮡࡢ≉ᛶไ㝈ࡸࠊྛ⣲Ꮚࡢస〇ᙧែࠊᐇ

⿦ࡸ࢔ࣛ࢖࣓ࣥࢺࡢ᭷↓࡜࠸ࡗࡓほⅬ࡛ࠊࡑࡢᚓᡭ୙ᚓᡭࡀ࠶ࡾࠊ㧗ᶵ⬟໬࡜ࠊᑠᆺ໬ࠊ 㧗ࢫ࣮ࣝࣉࢵࢺ໬ࡢ୧❧࡜࠸࠺ㄢ㢟ࡢゎỴࡣᅔ㞴࡛࠶ࡿࠋࡑࡇ࡛ࠊ␗✀ᮦᩱ⼥ྜ㞟✚ᢏ⾡

࡛࠶ࡿ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫᢏ⾡ࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡛ࠊࡑࢀࡒࢀᐇ⌧ࡍ࡭ࡁᶵ⬟࡟㐺ࡋࡓᮦᩱࢆ⏝࠸

୍࡚యⓗ࡟〇㐀ࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊୖグࡢㄢ㢟ࢆゎỴࡍࡿᑠᆺ㧗ᶵ⬟࡞㞟✚ᆺගࢹࣂ࢖ࢫࢆᐇ⌧

࡛ࡁࡿ࡜⪃࠼࡚࠸ࡿࠋᮏ◊✲࡛ࡣࠊᤄධᦆኻ➼ࡢගᏛ≉ᛶ࡟ඃࢀࡓ▼ⱥ⣔PLCࢆගᅇ㊰ࣉ

ࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒࡜ࡋ࡚᥇⏝ࡋࠊ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡࡟ࡼࡗ࡚㧗㏿ᛶ࡟ඃࢀࡓග༙ᑟయ

⣲Ꮚࢆ⼥ྜ㞟✚ࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᆺ▼ⱥ⣔PLCࢆึࡵ࡚ᐇ⌧ࡋࠊ୺࡟ගಙ

ྕࡢཷಙ⏝ࢹࣂ࢖ࢫ࡜ࡋ࡚ᑠᆺ㧗ᶵ⬟࡞ගࢹࣂ࢖ࢫᢏ⾡ࡢᥦ᱌ࢆ⾜࠺[1.42-1.44]ࠋ

ᮏ◊✲࡛ගᑟἼ㊰ࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒࡟⏝࠸ࡿ▼ⱥ⣔PLCࡣ௨ୗࡢ≉㛗ࢆࡶࡘࠋගࣇ࢓࢖

ࣂ࡜ྠࡌ▼ⱥ⣔ᮦᩱ࡛ᵓᡂࡉࢀ࡚࠾ࡾࠊ0.3 dB/m࡜࠸ࡗࡓ㠀ᖖ࡟ప࠸ఏᦙᦆኻ࡛ගಙྕࡢ ಙྕฎ⌮ࢆ⾜࠺ࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿ[1.45]ࠋࡲࡓࠊගᏛᮦᩱⓗほⅬ࡛ࡳࡿ࡜ࠊᒅᢡ⋡ࡢ ᗘ౫Ꮡᛶ

ࢆ♧ࡍTO㸦Thermo-optic㸸⇕ගᏛ㸧ຠᯝࡀࠊSiࡸInP࡜ẚ㍑ࡋ୍࡚᱆ᑠࡉ࠸[1.46]ࠋࡋࡓ ࡀࡗ࡚ࠊ⎔ቃ ᗘࡢኚື࡟ᑐࡋ࡚ࠊගᅇ㊰ࡢගᏛ≉ᛶࡢኚ໬ࡀᑠࡉࡃࠊᏳᐃࡋࡓ≉ᛶࢆᚓ

ࡽࢀࡿࡇ࡜ࡀᣲࡆࡽࢀࡿ[1.47]ࠋࡲࡓ෇ᙧࡢ࣮ࣔࢻࣇ࢕࣮ࣝࢻࢆಖࡗࡓࡲࡲගࢆఏᦙࡍࡿᑟ Ἴ㊰ࡢస〇ࡀᐜ࡛᫆࠶ࡿࡓࡵࠊ೫Ἴ࡟ࡼࡿఏᦙ≉ᛶࡢ㐪࠸ࡶᑠࡉࡃࠊᵝࠎ࡞೫Ἴไᚚ⣲Ꮚ

ࡶᐇ⌧࡛ࡁࡿ[1.48]ࠋࡇࡢࡼ࠺࡟▼ⱥ⣔ PLC ࡣගᅇ㊰ࡢࣃࢵࢩࣈ࡞ᇶᮏ≉ᛶ࡟ඃࢀࡓගᑟ Ἴ㊰ࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒࡜࠸࠼ࡿ㸦ᅗ1Ѹ7㸧ࠋࡲࡓࠊ▼ⱥ⣔PLCࢆࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒࡜ࡋࡓ㞟

✚ᆺගࢹࣂ࢖ࢫࡣࠊᚑ᮶ࡣࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚࡟ࡼࡾ࡞ࡉࢀ࡚ࡁࡓࠋࡋ࠿ࡋ࡞ࡀࡽࠊ▼ⱥ⣔

PLC ࡜ᶵ⬟⣲Ꮚ㛫ࡢග⤖ྜ࡟ࣞࣥࢬࡸ࣑࣮ࣛ࡜࠸ࡗࡓගᏛ⣲Ꮚࡀᚲせ࡞ሙྜࡸࠊ࣑ࢡࣟࣥ

࣮࢜ࢲ࣮ࡢ⢭ᐦ࡞ᐇ⿦ࢆ⾜࠺ࡓࡵࡢࢧࣈ࢟ࣕࣜ࢔ࡸ࣐࢘ࣥࢺࡀᚲせ࡟࡞ࡿ࡞࡝ࠊᶵ⬟⣲Ꮚ

ࢆ୍ࡘ୍ࡘ㧗⢭ᗘ࡟ᐇ⿦ࡍࡿࡔࡅ࡛࡞ࡃࠊ㏣ຍࡢ㒊ᮦࡀồࡵࡽࢀࡿࠋࡑࡢ⤖ᯝࠊస〇ᕤ⛬

ࡢࢫ࣮ࣝࣉࢵࢺࡀపୗࡍࡿࡔࡅ࡛࡞ࡃࠊග⤖ྜࡸᐇ⿦ࡢࡓࡵࡢ㡿ᇦࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡿ࡞࡝ࠊࡉ

ࡽ࡞ࡿᑠᆺ໬ࡀᅔ㞴࡞≧ἣ࡛࠶ࡗࡓ㸦ᅗ 1Ѹ8㸧ࠋᮏ◊✲ࡣࠊࡑ࠺࠸ࡗࡓᚑ᮶ࡢ㞟✚ᢏ⾡ࡀᢪ

࠼ࡿㄢ㢟ࢆゎỴࡍ࡭ࡃࠊ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡ࡢᴫᛕࢆ▼ⱥ⣔ PLC ࡟ᑟධࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ 㧗ᶵ⬟࡛ᑠᆺࡢ㞟✚ᆺගࢹࣂ࢖ࢫࢆ㧗ࢫ࣮ࣝࣉࢵࢺ࡞స〇ࣉࣟࢭࢫ࡛ᐇ⌧ࡍࡿࠋࡇࡢᢏ⾡

࡟ࡼࡾࠊගᅇ㊰ࡸගᶵ⬟⣲Ꮚ࡟᭱㐺࡞ᮦᩱࢆ⏝࠸ࡿࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚ࡢ≉㛗ࢆഛ࠼ࡘࡘࡶࠊ 㞟✚ࡍࡿ⣲Ꮚࢧ࢖ࢬ࡜ග⤖ྜ㊥㞳ࢆ᭱ᑠ໬ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࡓࡵࠊ㧗࠸ග⤖ྜຠ⋡࡛ࢥࣥ

ࣃࢡࢺ࡞ᵓ㐀࡛ᐇ⌧ྍ⬟࡛࠶ࡿࠋࡲࡓࠊࣔࣀࣜࢩࢵࢡ㞟✚ࡢస〇ᕤ⛬࡜ྠᵝ࡟ࠊྠ୍ᇶᯈ

ୖ࡛ྛᶵ⬟⣲Ꮚࢆ୍ᣓస〇ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࠊྠ᫬࡟ගᅇ㊰ᶵ⬟ࢆ▼ⱥ⣔PLCࡀᢸ࠺ࡇ࡜࡛ࠊ InP ࡢࡼ࠺࡞ග༙ᑟయࡢග㞟✚ᅇ㊰࡟ồࡵࡽࢀࡿ」㞧࡞෌ᡂ㛗ࣉࣟࢭࢫࢆᚲせ࡜ࡋ࡞࠸ࡓ

(16)

13

ࡵࠊගᶵ⬟⣲ᏊࢆᏳᐃ࠿ࡘ㧗ࢫ࣮ࣝࣉࢵࢺ࡛స〇࡛ࡁࡿࠋࡘࡲࡾࠊ࢙࢘ࣁࣉࣟࢭࢫ࡟ࡼࡿ

ᑠᆺ࣭㧗ࢫ࣮ࣝࣉࢵࢺ໬࡜ࠊ㞟✚ᶵ⬟࡟㐺ࡋࡓᮦᩱ㑅ᢥ࡟ࡼࡿ㧗ᶵ⬟໬ࡢ୧❧ࡀྍ⬟࡟࡞

ࡿ㸦ᅗ1Ѹ9ࠊ⾲1Ѹ10㸧ࠋ

ᮏ◊✲࡛ࡣࠊ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡ࢆ▼ⱥ⣔PLC࡟㐺⏝ࡍࡿ㝿࡟࣏࢖ࣥࢺ࡜࡞ࡿග⣲

Ꮚ㛫ࡢග⤖ྜᵓ㐀࡜ࠊ▼ⱥ⣔PLCୖࡢInP⣔ගᶵ⬟⣲Ꮚࡢ㞟✚ࢆࠊࡑࡢస〇ࣉࣟࢭࢫ࡜ࡶ

࡟㆟ㄽࡋࠊࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺఏ㏦⏝ࡢ㞟✚ᆺࣞࢩ࣮ࣂࢆᐇ౛࡜ࡋ࡚࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᆺ▼ⱥ

⣔PLCࡢࣇ࢕࣮ࢪࣅࣜࢸ࢕ࢆ♧ࡍ[1.49-1.51]ࠋࡇࢀ࡟ࡼࡾග㏻ಙ࡟㐺⏝ྍ⬟࡞ࠊᑠᆺ㧗ᶵ

⬟࡞㞟✚ᆺ▼ⱥ⣔PLCࢆᐇ⌧ࡋࠊ௒ᚋࡢ᝟ሗ໬♫఍Ⓨᒎ࡬ࡢ㈉⊩ࢆᅗࡿࠋ

ᅗ1Ѹ7 ▼ⱥ⣔PLC࡟ࡼࡿᵝࠎ࡞ගᅇ㊰ࢹࣂ࢖ࢫ

ᅗ1Ѹ8 ග⤖ྜ㊥㞳࠿ࡽࡳࡓ▼ⱥ⣔PLC࡟࠾ࡅࡿᚑ᮶ࡢගᶵ⬟⣲Ꮚ㞟✚ࡢ఩⨨௜ࡅ

ග䝇䝥䝸䝑䝍 ග䝇䜲䝑䝏 Ἴ㛗ྜศἼჾ䠄AWG䠅

ಶู䝰䝆䝳䞊䝹 ಶู⣲Ꮚ 䝝䜲䝤䝸䝑䝗㞟✚

䝣䜯䜲䝞 䝺䞁䝈 䞉䝭䝷䞊 䞉✺ྜ䛫

m cm mm μm

䝍䞊䝀䝑䝖

(17)

14

ᅗ1Ѹ9 ▼ⱥ⣔PLC࡟࠾ࡅࡿ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ࡢ≉㛗

⾲1Ѹ10 ᮏ◊✲ࡢ఩⨨௜ࡅ

1.5 ㄽ ㄽᩥࡢᵓᡂ

ᮏㄽᩥࡣࠊ᳨ウࡋࡓගᑟἼ㊰ࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒࡟࠾ࡅࡿ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᆺගࢹࣂ࢖

ࢫࡢᵓᡂせ⣲࠾ࡼࡧࡑࡢᐇ⌧ᙧែ࡟ᚑࡗ࡚ࠊᅗ1Ѹ11࡟♧ࡍࡼ࠺࡞㛵ಀࢆᣢࡗ࡚ࠊ௨ୗࡢྛ

InP⣔༙ᑟయ

䞉䜰䜽䝔䜱䝤ᶵ⬟

䠄LD, PD䠅 䞉㧗㏿ᛶ

▼ⱥ⣔PLC

䞉పᦆኻ 䞉䜰䝃䞊䝬䝹 䞉Ᏻᐃᛶ

䜴䜵䝝䝥䝻䝉䝇 䞉ᐇ⿦䝺䝇 䞉㧗ᐦᗘ㞟✚

䝪䞁䝕䜱䞁䜾

ồ䜑䜛ᶵ⬟䞉ᛶ⬟䛻

᭱㐺䛺ᮦᩱ㑅ᢥ

⬟䛻

䝝䜲䝤䝸䝑䝗㞟✚ 䝰䝜䝸䝅䝑䜽㞟✚ 䝦䝔䝻䝆䝙䜰䝇㞟✚

ᶵ⬟䞉ᛶ⬟

᭱㐺䛺ᮦᩱ䞉⣲Ꮚ䜢 㑅ᢥ

ᮦᩱ䛷ไ⣙᭷䜚

ᚲせ⟠ᡤ䜈᭱㐺䛺

ᮦᩱ䜢㓄⨨

䝃䜲䝈 䕧

ಶู⣲Ꮚ䜢㞟✚

୍య㞟✚

䜴䜵䝝ୖ୍య㞟✚

䝇䝹䞊䝥䝑䝖 䕧 ᐇ⿦ᕤᩘ

䕿 䜴䜵䝝䝥䝻䝉䝇

䕿 䜴䜵䝝䝥䝻䝉䝇

(18)

15

❶࡟ࡼࡾᵓᡂࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋྛ❶࡟࠾࠸᳨࡚ウࡋࡓせ⣲ࡢᴫ␎ࡶྜࢃࡏ࡚ᅗ♧ࡍࡿࠋ

2 ❶࡛ࡣࠊ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡟࠾ࡅࡿගᅇ㊰̺ග⣲Ꮚ㛫ࡢග⤖ྜᵓ㐀 ࡟ࡘ࠸࡚ㄽࡌࡿࠋ ලయⓗ࡟ࡣ㞟✚ࡍࡿཷග⣲Ꮚ࡟ᑐࡋ࡚ගᑟἼ㊰࠿ࡽຠ⋡ⓗ࡟ග⤖ྜࢆ⾜࠺ࡓࡵࠊࡑࡢග⤖

ྜ࡟㐺ࡋࡓග⤖ྜᵓ㐀࡜ࡋ࡚ග㊰ኚ᥮࣑࣮ࣛࢆྲྀࡾධࢀࡓගᏛ⣔࡟ࡘ࠸᳨࡚ウࡋࡓࠋࡇࡇ

࡛ࡣࠊගᑟἼ㊰ࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒࡛࠶ࡿ▼ⱥ⣔PLC࡟࣑࣮ࣛࢆᙧᡂࡋࡓ㝿ࡢගᏛ⣔ࢆタィ ࡋࠊຠ⋡ⓗ࡞ග⤖ྜࡢᐇ⌧ࢆᅗࡗࡓࠋࡲࡓࠊPLC ୖ࡟࣑࣮ࣛࢆᙧᡂࡍࡿᡭἲ࡟ࡘ࠸᳨࡚ウ ࡋࡓࠋཎ⌮ⓗ࡞ᦆኻࡀࢮࣟ࡟࡞ࡿࡼ࠺࡞ගᏛ⣔タィࢆ┠ᶆ࡜ࡋ࡚ࠊࡑࡢタィ࠾ࡼࡧస〇᪉ ἲ࡟ࡘ࠸࡚ㄽࡌࡿࠋ࣑࣮ࣛ㞟✚PLCࢆస〇ࠊホ౯࡟ࡼࡾ࣑࣮ࣛ≉ᛶࡢ᳨ドࢆ⾜࠸ࠊ≉ᛶホ ౯⤖ᯝ࡟ࡘ࠸࡚ࡲ࡜ࡵࡿࠋ

3❶࡛ࡣࠊග༙ᑟయᮦᩱ࡟ࡼࡾᐇ⌧ࡉࢀࡿᶵ⬟ࢆࠊᮦᩱⓗ࡟ࡑࡢᶵ⬟ࢆᣢࡓ࡞࠸ගᑟἼ㊰

ࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒࡬ࡢ௜୚ࢆᅗࡿࡓࡵࠊ▼ⱥ⣔PLCୖ࡟InP⣔ᮦᩱࡢPDࢆᙧᡂࡍࡿ࣊ࢸ

ࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡࡟ࡘ࠸࡚ㄽࡌࡿࠋ᥋ྜ࡟ࡼࡾ␗࡞ࡿᮦᩱࡢ⼥ྜࢆᅗࡿ㝿ࠊᮦᩱࡢ≉ᛶ

ࢆᦆ࡞࠺ࡇ࡜࡞ࡃ᥋ྜࡍࡿࡓࡵࠊᮦᩱࡢᶵᲔⓗᛶ㉁ࡢぢᆅ࠿ࡽࡑࡢ᥋ྜᡭἲࡢ᳨ウࢆ⾜ࡗ ࡓࠋࡲࡓࠊ▼ⱥ⣔PLCୖ࡛㧗㏿࡞PDࢆᐇ⌧ࡍࡿࡓࡵPDᒙᵓ㐀ࢆ᳨ウࡋࡓࠋࡉࡽ࡟ࡣࠊ ࡇࢀࡽࡢ᳨ウ⤖ᯝࢆࡶ࡜࡟⾜ࡗࡓࠊ▼ⱥ⣔PLCୖ࡛ࡢInP⣔PDࡢస〇᪉ἲ࡜ࠊࡑࡢホ౯

⤖ᯝ࡟ࡘ࠸࡚ࡲ࡜ࡵࡿࠋ

4❶࡛ࡣࠊ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᆺPLC࡟ࡼࡿཷಙ⏝ࢹࣂ࢖ࢫᢏ⾡࡟ࡘ࠸࡚ㄽࡌࡿࠋලయ

ⓗ࡟ࡣ▼ⱥ⣔PLCୖ࡟InP⣔PDࢆ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ࡋࠊࡉࡽ࡟࣑࣮ࣛࢆᙧᡂࡍࡿࡇ࡜

࡛ࠊཷಙࢹࣂ࢖ࢫࡢᇶᮏᵓ㐀࡛࠶ࡿගᑟἼ㊰࡜ཷග⣲Ꮚࡢྠ᫬㞟✚࡜ࡑࢀࡽࡢග⤖ྜࢆ᳨

ウࡋࡓࠋࡇࢀࡽࡢ᳨ウ⤖ᯝࢆࡶ࡜࡟ᇶᮏⓗ࡞ཷಙࢹࣂ࢖ࢫࡢ≉ᛶࢆ᳨ドࡋࠊࡑࡢホ౯⤖ᯝ

࡟ࡘ࠸࡚ࡲ࡜ࡵࡿࠋ

5❶࡛ࡣࠊཷಙࢹࣂ࢖ࢫࡢ㧗ᶵ⬟໬࡜ᑠᆺ໬ࢆᅗࡿ┠ⓗ࡛ࠊ」ᩘࡢᑟἼ㊰ᶵ⬟ࢆ㞟✚ࡋࡓ

▼ⱥ⣔PLCୖ࡟ࠊ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡࡟ࡼࡾ」ᩘࡢInP⣔PDࢆྠ᫬㞟✚ࡋࡓཷಙࢹ

ࣂ࢖ࢫࡢ◊✲࡟ࡘ࠸࡚ㄽࡌࡿࠋࡇࡇ࡛ࡣࢹࢪࢱࣝࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺ⏝ࡢᑠᆺཷಙࣇࣟࣥࢺ࢚ࣥ

ࢻࡢᐇ⌧ࢆ┠ᶆ࡟ࠊPBS㸦polarization beam splitter㸸೫Ἴࣅ࣮࣒ࢫࣉࣜࢵࢱ㸧ࡸ೫Ἴࣟ

࣮ࢸ࣮ࢱ࠾ࡼࡧVOA࡜࠸ࡗࡓࣇࣟࣥࢺ࢚ࣥࢻࡢගᶵ⬟࡟ồࡵࡽࢀࡿせ⣲ࢆࡍ࡭࡚ᐇ⿦ࡋࡓ

▼ⱥ⣔PLC ࢆࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒࡟ࠊPDࢆ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ࡍࡿ᳨ウࢆ⾜ࡗࡓࠋࡇࡢࡼ

࠺࡞ࢹࣂ࢖ࢫࡢගᏛ≉ᛶ࡜100 Gb/sࡢఏ㏦≉ᛶ࡟ࡘ࠸࡚ホ౯ࡋࠊ᳨ド⤖ᯝࢆࡲ࡜ࡵࡿࠋࡉ

ࡽ࡟ࠊ㏻ಙᐜ㔞ࡢࡉࡽ࡞ࡿᣑ኱ࢆᅗࡿࡓࡵࠊᑟἼ㊰ࡢ᭤ࡆ༙ᚄࢆᑠࡉࡃࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ໬ྜ

≀༙ᑟయࡢࣔࣀࣜࢩࢵࢡ㞟✚࡜㐯Ⰽ࡞࠸ࢧ࢖ࢬ࡛ࠊ㧗ᐦᗘ࡟ᶵ⬟㞟✚ࡋࡓཷಙࢹࣂ࢖ࢫࢆ

స〇ࠊホ౯ࡋࡓࠋࡑࡢ400 Gb/s࡟࠾ࡅࡿఏ㏦≉ᛶࡢホ౯ࠊ᳨ド⤖ᯝ࡟ࡘ࠸࡚ࡶࡲ࡜ࡵࡿࠋ 6❶࡛ࡣࠊ⤖ㄽ࡜ࡋ࡚ࡇࢀࡲ࡛ࡢྛ❶࡛ᚓࡽࢀࡓ⤖ᯝࢆせ⣙ࡋࠊᮏ◊✲ࡢ฿㐩Ⅼࢆࡲ࡜ࡵ

ࡿࠋࡲࡓᮏ◊✲ࡢ௒ᚋࡢᒎᮃ࡟ࡘ࠸࡚ࡶ㏙࡭ࡿࠋ

(19)

16

ᅗ1Ѹ11 ᮏㄽᩥࡢᵓᡂ࡜ྛ❶ࡢ㛵ಀ

1❶❶ ᗎㄽ

6❶ ⤖ㄽ

2❶ ගᅇ㊰̺ග⣲Ꮚ㛫䛾ග⤖ྜᵓ㐀 䝦䝔䝻䝆䝙䜰䝇㞟✚䛻⏝䛔䜛せ⣲ᢏ⾡䛾☜❧

3❶ ▼ⱥ⣔PLC䜈䛾InP-PD䛾㞟✚䝥䝻䝉䝇

4❶ ཷಙ⏝䝦䝔䝻䝆䝙䜰䝇㞟✚ᆺPLC

5❶ 䝦䝔䝻䝆䝙䜰䝇㞟✚ᆺPLC䜢⏝䛔䛯ᑠᆺ㧗ᶵ⬟䛺ཷಙ䝕䝞䜲䝇

ཷಙ⏝䝦䝔䝻䝆䝙䜰䝇㞟✚ᆺ㻼㻸㻯䛾ᇶᮏᵓ㐀䛾ᐇ⌧

䝦䝔䝻䝆䝙䜰䝇㞟✚ᆺPLC䛻䜘䜛ග䝕䝞䜲䝇䛾ᑠᆺ䞉㧗ᶵ⬟໬䛾ᐇ⌧

◊✲䛾⫼ᬒ䚸┠ⓗ

䝦䝔䝻䝆䝙䜰䝇㞟✚ᢏ⾡䛾䝁䞁䝉䝥䝖

䝭䝷䞊䛻䜘䜛PLC-PD㛫䛾ග⤖ྜᵓ㐀䛾タィ

ᩳ䜑䜶䝑䝏䞁䜾䛻䜘䜛䝬䜲䜽䝻䝭䝷䞊ᙧᡂἲ䛾☜❧

పᦆኻ䝬䜲䜽䝻䝭䝷䞊䛾ᐇ⌧

• PLC䜴䜵䝝䜈䛾InP䜶䝢䝍䜻䝅䝱䝹ᒙ㌿෗ἲ䛾☜❧

䝦䝔䝻䝆䝙䜰䝇㞟✚䛻䜘䜛PLCୖ䛷䛾㧗㏿PD䛾ᐇ⌧

䝬䜲䜽䝻䝭䝷䞊䞉PD䛾ྠ᫬㞟✚䛻䛚䛡䜛ཷග㒊ᵓ㐀䛾☜❧

㧗㏿䞉పᦆኻ䛺ཷಙ⏝㞟✚ᆺPLC䛾ᐇ⌧

ᑠᆺ䝁䝠䞊䝺䞁䝖ཷಙ⏝㞟✚ᆺPLC䛾ᐇ⌧

䝕䝳䜰䝹䜻䝱䝸䜰-䝁䝠䞊䝺䞁䝖ཷಙ⏝㞟✚ᆺPLC䛾ᐇ⌧

◊✲䛾⥲ᣓ

௒ᚋ䛾ᒎᮃ

(20)

17

2 ❶ ❶ ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡟࠾ࡅࡿගᅇ㊰̺ග⣲Ꮚ㛫ࡢග⤖ྜᵓ㐀

2.1 ࡲ࠼ࡀࡁ

ග㞟✚ᅇ㊰ࡢᛶ⬟ྥୖࡸᑠᆺ໬࡟࠾࠸࡚ࠊ㞟✚ࡍࡿගᅇ㊰ࡸගᶵ⬟⣲Ꮚࡢࡑࢀࡒࢀࡢ≉

ᛶ࡜࡜ࡶ࡟ࠊࡑࢀࡽࢆගᏛⓗ࡟᥋⥆ࡍࡿ᪉ἲࡶేࡏ࡚⪃࠼ࡿᚲせࡀ࠶ࡿࠋ౛࠼ࡤග※࡜࡞

ࡿ࣮ࣞࢨ࡜Ἴ㛗ྜἼ⏝ࡢගᅇ㊰ࢆ㞟✚ࡍࡿሙྜࠊࡓ࡜࠼࣮ࣞࢨࡢฟຊࣃ࣮࣡ࡀ኱ࡁࡃࠊග ᅇ㊰ࡀపᦆኻ࡛࠶ࡗࡓ࡜ࡋ࡚ࡶࠊග⤖ྜ㒊࡛ࡢᦆኻࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡗ࡚ࡋࡲ࠺࡜ࠊ㞟✚ࡍࡿග ᅇ㊰ࡸගᶵ⬟⣲ᏊࡢⰋዲ࡞≉ᛶࢆᡴࡕᾘࡋ࡚ࡋࡲ࠺ࡇ࡜࡟࡞ࡿࠋࡋࡓࡀࡗ࡚ࠊගᅇ㊰ࡸග ᶵ⬟⣲Ꮚࢆ᥋⥆ࡍࡿග⤖ྜᵓ㐀ࡣࠊග㞟✚ᅇ㊰඲యࡢᦆኻࡸ೫Ἴ࣭Ἴ㛗≉ᛶࢆ᭱㐺໬ࡍࡿ

ࡓࡵࡢ㔜せ࡞せ⣲ࡢ୍ࡘ࡛࠶ࡿࠋ

ᮏ❶࡛ࡣࠊ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡ࢆ⏝࠸ࡓ▼ⱥ⣔PLCࢆගᅇ㊰ࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒࡜ࡍ

ࡿ㞟✚ᆺཷಙࢹࣂ࢖ࢫ࡟࠾࠸࡚ࠊInP⣔ࡢ㧗㏿࡞PD࡜ࡢ㞟✚࡟㐺ࡋࡓග⤖ྜᵓ㐀ࡢ᳨ウࢆ

⾜࠺ࠋࡣࡌࡵ࡟࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡟⏝࠸ࡽࢀࡿග⤖ྜᵓ㐀࡜ࡋ࡚ࠊ࢚ࣂࢿࢵࢭࣥࢺ⤖ྜࠊ ࢢ࣮ࣞࢸ࢕ࣥࢢ⤖ྜࠊ࠾ࡼࡧ࣑࣮ࣛ⤖ྜ࡟ࡘ࠸࡚ࠊࡑࡢᵓ㐀࡜≉ᚩ࡟ゐࢀࡿࠋ⥆࠸࡚ࠊᮏ

◊✲ࡢཷග㒊࡜ࡋ࡚᥇⏝ࡋࡓ࣐࢖ࢡ࣑࣮ࣟࣛ࡟ࡼࡿInP ࡢ㠃ᆺ PD࡬ࡢග⤖ྜᵓ㐀࡟ࡘ࠸

࡚ࠊࡑࡢ≺࠸࡜≉㛗࡟ࡘ࠸࡚㏙࡭ࡿࠋḟ࡟࣐࢖ࢡ࣑࣮ࣟࣛࢆ⏝࠸࡚▼ⱥ⣔PLCࡢᑟἼ㊰࡜

PLCୖࡢ㠃ᆺPDࢆ⤖ྜࡍࡿᮏ◊✲ࡢග⤖ྜᵓ㐀ࡢጇᙜᛶࢆ᳨ドࡍࡿࠋࡲࡎࣅ࣮࣒ගᏛⓗ

ほⅬ࠿ࡽࠊᑟἼ㊰࠿ࡽฟᑕࡉࢀࡿࣅ࣮࣒ࡢPD࡬ࡢග⤖ྜຠ⋡ࢆồࡵࡿࠋࡲࡓࠊග⤖ྜࡢ㝿

࡟ࠊගࡣ␗࡞ࡿ፹㉁ࢆ㏻㐣ࡋ࡞ࡀࡽPD࡬⤖ྜࡍࡿࡓࡵࠊග⥺ගᏛ࡟࠾ࡅࡿቃ⏺㠃ࡢ㏱㐣⋡

ࡢほⅬ࠿ࡽࠊἼ㛗ࡸ೫Ἴࡢ౫Ꮡᛶࢆồࡵࡿࠋࡇࢀࡽࡢᐇ㝿࡟᝿ᐃࡉࢀࡿග⤖ྜᵓ㐀࠿ࡽࡇ

ࢀࡽࡢィ⟬ࢆ⾜࠺ࡇ࡜࡛ග⤖ྜ≉ᛶࢆぢ✚ࡶࡾࠊ┠ᶆࡢ≉ᛶ࡟ᑐࡍࡿ᳨ドࢆ⾜࠺ࠋᐇ㝿࡟

ࢹࣂ࢖ࢫࢆస〇ࡍࡿ㝿࡟ࡣPLC࡬ࡢ࣐࢖ࢡ࣑࣮ࣟࣛᙧᡂࡀㄢ㢟࡜࡞ࡿࠋࡑࡇ࡛ࠊ࣑࣮ࣛ࡜

࡞ࡿഴᩳᵓ㐀ࢆᙧᡂࡍࡿࡓࡵࡢᩳࡵ࢚ࢵࢳࣥࢢࣉࣟࢭࢫ࡟ࡘ࠸᳨࡚ウࡍࡿࠋ┠ⓗࡢග⤖ྜ

ᵓ㐀࡟ྜࡗࡓࢧ࢖ࢬࡢほⅬࡢࡳ࡟㝈ࡽࡎࠊ཯ᑕ≉ᛶ࡟ᙳ㡪ࡢ࠶ࡿ࣑࣮ࣛ㠃ࡢᖹᆠᛶࡸᙧ≧

ࡢほⅬ࠿ࡽࡶ᳨ウࡍࡿࠋḟ࡟ᑟἼ㊰࠿ࡽࡢ཯ᑕ≉ᛶࢆホ౯ࡍࡿࡓࡵࠊᐇ㝿࡟࣐࢖ࢡ࣑ࣟࣛ

࣮ࢆᙧᡂࡋࡓ▼ⱥ⣔PLCࢆస〇ࡋࠊ࣑࣮ࣛࡢᦆኻࡸస〇ࡤࡽࡘࡁࢆホ౯ࡍࡿࠋ

2.2 ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡟࠾ࡅࡿග⤖ྜᵓ㐀

࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡛ࡣ௦⾲ⓗ࡞ග⤖ྜᵓ㐀࡜ࡋ࡚ୗグ࡟♧ࡍ3ࡘࡢᙧែࡀᣲࡆࡽࢀࡿࠋ ᑟἼ㊰ఏᦙࠊᅇᢡࠊ཯ᑕ➼ࠊࡑࢀࡒࢀග⤖ྜࡢ㝿࡟⏝࠸ࡿ௙⤌ࡳࡣ␗࡞ࡿࠋගᶵ⬟⣲Ꮚࡢ ගධฟຊᵓ㐀ࡣࡑࢀࡒࢀ␗࡞ࡿࡓࡵࠊග⤖ྜᵓ㐀࡜ගධฟຊᵓ㐀ࡀࡑࢀࡒࢀᶵ⬟ࡍࡿࡼ࠺

࡟⤌ࡳྜࢃࡏࢆ㑅ᢥࡍࡿࡇ࡜࡟࡞ࡿࠋࡇࡇ࡛ࡣࠊྛග⤖ྜᵓ㐀ࡢ≉ᚩ࡜ࠊࡑࡢᵓ㐀ࢆ⏝࠸

ࡿග⤖ྜ࡟㐺ࡋࡓᶵ⬟⣲Ꮚ࡜ࡑࡢㄢ㢟࡟ࡘ࠸࡚㏙࡭ࡿࠋ

(21)

18

࣭࢚ࣂࢿࢵࢭࣥࢺ⤖ྜ

࢚ࣂࢿࢵࢭࣥࢺ⤖ྜࡣࠊගᑟἼ㊰ࡢࢥ࢔ࢆఏᦙࡍࡿගࡀࢥ࢔࣭ࢡࣛࢵࢻ⏺㠃࡛඲཯ᑕࡍ

ࡿ㝿࡟ࢡࣛࢵࢻഃ࡬ࢃࡎ࠿࡟ศᕸࡍࡿග㸦࢚ࣂࢿࢵࢭࣥࢺග㸧ࢆ฼⏝ࡋࠊගᅇ㊰࡜ග⣲Ꮚ ࡀග࣮ࣔࢻࣇ࢕࣮ࣝࢻ࡛࣮࢜ࣂ࣮ࣛࢵࣉࡍࡿࡼ࠺࡞ᵓ㐀ࢆᙧᡂࡋ࡚ග⤖ྜࡍࡿᡭἲ࡛࠶ࡿ

[2.1]ࠋගᅇ㊰ࡢୖ࡟ᑟἼ㊰ᆺࡢග⣲Ꮚࢆタࡅࠊᆶ┤᪉ྥࡢග࢝ࣉࣛࢆᙧᡂࡍࡿࡇ࡜࡛ග⤖

ྜࡍࡿᡭἲࡶᗈ⩏࡟ࡣࡇࡕࡽ࡟ྵࡲࢀࡿ[2.2]ࠋගࡣఏᦙࡋ࡞ࡀࡽ᩿⇕ⓗ࡟⤖ྜࡍࡿࡓࡵࠊ

฼ᚓ፹㉁ࡢᑟἼ㊰ࢆ᭷ࡍࡿගᶵ⬟⣲Ꮚࢆ㞟✚ࡍࡿࡢ࡟ྥ࠸࡚࠾ࡾࠊSi ࣇ࢛ࢺࢽࢡࢫ࡞࡝ࡢ ගᅇ㊰ୖ࡟ග༙ᑟయࡢ࣮ࣞࢨࢆ㞟✚ࡍࡿࡓࡵ࡟⏝࠸ࡽࢀࡿࡇ࡜ࡀከ࠸ࠋࡇࡢᙧែ࡛ࡣග⤖

ྜ㒊ศࡢ᥋╔ᒙཌࡸᑟἼ㊰ཌ࡟ࡼࡾග⤖ྜຠ⋡ࡀኚ໬ࡍࡿࡇ࡜࠿ࡽࠊ᥋╔ᒙࡢ⢭ᐦ࡞ไᚚ

ࡸᑟἼ㊰ࡢᆒ୍࡞ຍᕤࡀ㔜せ࡛࠶ࡿࠋ

࣭ࢢ࣮ࣞࢸ࢕ࣥࢢ⤖ྜ

ࢢ࣮ࣞࢸ࢕ࣥࢢ⤖ྜࡣࠊᑟἼ㊰ࡶࡋࡃࡣᑟἼ㊰ୖ࡟࿘ᮇᵓ㐀࡛࠶ࡿࢢ࣮ࣞࢸ࢕ࣥࢢࢆタ ࡅࡿࡇ࡜࡛ࠊᑟἼ㊰ࢆఏᦙࡍࡿගࡀᑟἼ㊰㠃ࡢᆶ┤᪉ྥ࡟ᅇᢡࡍࡿࡇ࡜ࢆ฼⏝ࡋࡓᡭἲ࡛

࠶ࡿ[2.3-2.4]ࠋSiࣇ࢛ࢺࢽࢡࢫ࡛ࡣගࣇ࢓࢖ࣂ࡜ࡢගධฟຊ⏝࡟⏝࠸ࡽࢀࡿࢢ࣮ࣞࢸ࢕ࣥࢢ

࢝ࣉࣛ࡟ᛂ⏝ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋࢢ࣮ࣞࢸ࢕ࣥࢢࡣගᑟἼ㊰ᒙ࡜ྠ᫬࡟ᙧᡂ࡛ࡁࡿࡓࡵࠊస〇ࡀ ᐜ࡛᫆࠶ࡿࡢࡀࡇࡢᡭἲࡢ≉㛗࡛࠶ࡿࠋࢢ࣮ࣞࢸ࢕ࣥࢢ⤖ྜࡣ≉ᐃࡢගἼ㛗࡛⤖ྜࡍࡿ࿘

ᮇᵓ㐀ࢆ⏝࠸ࡿࡓࡵࠊᮏ㉁ⓗ࡟Ἴ㛗౫Ꮡᛶࡀ࠶ࡿᵓ㐀࡛࠶ࡾࠊ༢୍Ἴ㛗࣮ࣞࢨࡸගࣇ࢕ࣝ

ࢱ࡞࡝㐺⏝ࡍࡿᶵ⬟࡟ᛂࡌࡓᵓᡂ࡜ࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡿࠋ

࣭࣑࣮ࣛ⤖ྜ

࣑࣮ࣛ⤖ྜࡣගᑟἼ㊰୰ࡢఏᦙ᪉ྥ࡟ᑐࡋ࡚ග㊰ࢆ௵ពࡢ᪉ྥ࡬཯ᑕࡍࡿ࣑࣮ࣛᵓ㐀ࢆ

タࡅࡿࡇ࡜࡛ࠊගᑟἼ㊰ఏᦙ᪉ྥ࡜␗࡞ࡿ᪉ྥ㠃࡟ග㊰ኚ᥮ࡋ࡚⤖ྜࡍࡿᡭἲ࡛࠶ࡿ[2.5]ࠋ

ࣈ࣮ࣜࣗࢫࢱ࣮ゅ࡟ࡼࡿ඲཯ᑕࡸࠊ㔠ᒓ㠃࡟ࡼࡿ཯ᑕࢆ฼⏝ࡍࡿࡇ࡜࡛Ἴ㛗౫Ꮡᛶࡀᑠࡉ ࡃࠊపᦆኻ࡞ග⤖ྜࢆᐇ⌧ࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡛࠶ࡿࠋᑟἼ㊰㠃ࡢᆶ┤᪉ྥ࡬ࡢ཯ᑕࡀྍ⬟࡛

࠶ࡿࡓࡵࠊ㠃ᆺࡢගᶵ⬟⣲Ꮚ࡜ࡢග⤖ྜ࡟ྥ࠸࡚࠸ࡿࠋ୍᪉࡛࣑࣮ࣛࡢࡼ࠺࡞ഴᩳᵓ㐀ࢆ

タࡅࡿࣉࣟࢭࢫࡣ㏻ᖖࡢ␗᪉ᛶ࢚ࢵࢳࣥࢢ࡜ࡣ␗࡞ࡾ≉Ṧ࡞ຍᕤ᪉ἲࡸ᮲௳ࢆ⏝࠸ࡿࡓ

ࡵࠊࡑࡢ෌⌧ᛶࡸࢫ࣮ࣝࣉࢵࢺࢆ᭱㐺໬ࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡿࠋ

(22)

19

ᅗ2Ѹ1 ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡟⏝࠸ࡽࢀࡿග⤖ྜᵓ㐀ࡢᶍᘧᅗ

2.3 ࣑ ࣑࣮ࣛࢆ⏝࠸ࡓ PD ග⤖ྜࡢᇶᮏᵓ㐀

๓⠇ࡢࡼ࠺࡟ࠊ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡛ࡣୖグᵓ㐀ࢆᛂ⏝ࡋࡓᵝࠎ࡞ග⤖ྜᙧែࡀ㑅ᢥ⫥

࡟ᣲࡆࡽࢀࡿࠋ୍᪉ࠊᮏ◊✲࡛┠ᣦࡍ㞟✚ᆺගࢹࣂ࢖ࢫࡣࠊᑠᆺ࡛㧗ᛶ⬟࡞ࢹࢪࢱࣝࢥࣄ

࣮ࣞࣥࢺఏ㏦⏝ගཷಙࢹࣂ࢖ࢫ࡛࠶ࡿࠋ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡ࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡛ࠊ▼ⱥ⣔

PLC ୖ࡬㧗㏿ᛂ⟅ᛶ࡟ඃࢀࡓ pin-PDࢆ┤᥋స〇࡛ࡁࡿࡓࡵࠊࡑࡢᒙᵓ㐀ࢆ⪃៖ࡋ࡚ග⤖

ྜᵓ㐀ࢆ᳨ウࡍࡿࡇ࡜ࡀᚲせ࡛࠶ࡿࠋࡇࡇ࡛ࡣࠊᑟἼ㊰ᆺ࡜㠃ᆺࡢ2ࡘ࡟ศࡅࡽࢀࡿpin-PD ࡢᵓ㐀[2.6]࡜ࡑࡢ≉ᚩ࠿ࡽࠊPLC⾲㠃࡟㞟✚ࡍࡿPDࡢᙧ≧࡜ග⤖ྜᵓ㐀ࡢ㑅ᢥࢆ⾜࠺㸦ᅗ 2-2㸧ࠋ

࣭ᑟἼ㊰ᆺPD

ᑟἼ㊰ᆺPD࡛ࡣࠊᑟἼ㊰ࡢᒙᵓ㐀࡟྾཰ᒙ㸦iᒙ㸧ࢆྵࡳࠊఏᦙ᪉ྥ࡟ගࡀ྾཰ࡉࢀࡿ

ࡓࡵࠊᑟἼ㊰㛗ࢆ㛗ࡃࡍࡿࡇ࡜࡛㧗࠸ග㟁ኚ᥮ຠ⋡ࠊࡘࡲࡾཷගឤᗘࢆᚓࡸࡍ࠸ࠋࡲࡓ྾

཰ᒙ࡜࡞ࡿᑟἼ㊰ࡢᖜࡸ㧗ࡉ࡟ࡶ౫ᏑࡍࡿࡀࠊᑟἼ㊰㛗ࡀ▷ࡃ࡛ࡁࡿࡢ࡛ࠊ྾཰ᒙࡢ㠃✚

ࢆᑠࡉࡃࡍࡿࡇ࡜࡛PDࡢ㟼㟁ᐜ㔞ࢆᑠࡉࡃࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡿࠋࡇࢀ࡟ࡼࡗ࡚CR᫬ᐃᩘࢆ

ᑠࡉࡃࡍࡿࡇ࡜ࡀᐜ࡛᫆࠶ࡾࠊ㧗㏿໬ࡀྍ⬟࡛࠶ࡿ[2.7-2.8]ࠋ୍᪉࡛ࠊගࢆఏᦙࡉࡏࡿ㒔ྜ

ୖࠊᑟἼ㊰ࡢఏᦙ≉ᛶࡢᙳ㡪ࠊ౛࠼ࡤ೫Ἴ౫Ꮡᛶࠊࢆཷࡅࡿࡇ࡜ࡀ࠶ࡿࠋᑟἼ㊰ᆺPD࡟⤖

ྜࡍࡿࡓࡵࡢග⤖ྜᵓ㐀࡜ࡋ࡚ࡣࠊ࢚ࣂࢿࢵࢭࣥࢺ⤖ྜ࡜ࢢ࣮ࣞࢸ࢕ࣥࢢ⤖ྜࡀ࠶ࡿࠋ࢚

䜶䝞䝛䝑䝉䞁䝖⤖ྜ 䜾䝺䞊䝔䜱䞁䜾⤖ྜ

䝭䝷䞊⤖ྜ

ගᑟἼ㊰ ගᶵ⬟⣲Ꮚ

䜾䝺䞊䝔䜱䞁䜾

䝭䝷䞊

(23)

20

ࣂࢿࢵࢭࣥࢺ⤖ྜࡢሙྜࠊ▼ⱥ⣔PLCࡢᑟἼ㊰࠿ࡽᑟἼ㊰ࡀPD࡟⤖ྜࡍࡿࡓࡵࠊPLCࡢ ࢡࣛࢵࢻࢆⷧࡃࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡿࠋࡇࡢ࡜ࡁࠊୖୗ㠀ᑐ⛠ࡢᒅᢡ⋡ศᕸ࡜ࡿࡓࡵࠊPLC ࢆఏ ᦙࡍࡿගࡢ࣮ࣔࢻࣇ࢕࣮ࣝࢻࡀኚ໬ࡋࠊ≉࡟೫Ἴࡢไᚚᛶࡀຎ໬ࡍࡿᜍࢀࡀ࠶ࡿࠋࡲࡓࠊ

⤖ྜࡉࡏࡿࡓࡵࡢ㧗࠸◊☻⢭ᗘ࠾ࡼࡧࠊ᥋╔ᒙࡢ⭷ཌไᚚࡀᚲせ࡜࡞ࡿࠋࢢ࣮ࣞࢸ࢕ࣥࢢ

⤖ྜࡢሙྜࠊἼ㛗౫Ꮡᛶࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡗ࡚ࡋࡲ࠺ࡔࡅ࡛࡞ࡃࠊ▼ⱥ⣔PLCࡢᑟἼ㊰࡛ࡣᮦᩱ

ⓗ࡟ᒅᢡ⋡ࡢࢥࣥࢺࣛࢫࢺࡀᑠࡉ࠸ࡓࡵࠊୖ㠃᪉ྥ࡟ఏᦙගࢆ༑ศᅇᢡࡉࡏࡿࢢ࣮ࣞࢸ࢕

ࣥࢢࡢᙧᡂࡀᅔ㞴࡛࠶ࡿࠋ

࣭㠃ᆺPD

㠃ᆺ PD ࡟ࡣࠊࡉࡽ࡟࣓ࢧᆺ࡜ᣑᩓᆺ࡟ศࡅࡽࢀࡿࡀࠊࡇࡇ࡛ࡣ࣓ࢧᆺ࡟ࡘ࠸࡚⪃࠼ࡿ

[2.9-2.10]ࠋ㠃ᆺ PD࡛ࡣගࡣ⭷ཌ᪉ྥ࡟ධᑕࡉࢀࡿࡓࡵࠊ྾཰ᒙࡢ㠃࡟࠿࠿ࡗࡓගࡀ྾཰

ࡉࢀࡿࠋࡋࡓࡀࡗ࡚ࠊ྾཰ᒙ࡟ධᑕࡋࡓගࡣࠊᮦᩱࡢ྾ගಀᩘ࡟ᛂࡌ࡚྾཰ࡉࢀࡿࡓࡵࠊ ᙧ≧࡟ࡼࡿ೫Ἴ࣭Ἴ㛗౫Ꮡᛶࡀᑠࡉ࠸࡜࠸࠺≉ᚩࡀ࠶ࡿࠋࡲࡓ྾཰ᒙࡢ⭷ཌ࡟ࡶ౫Ꮡࡍࡿ

ࡀࠊ྾཰ᒙࡢ㠃✚ࢆᑠࡉࡃࡍࡿࡇ࡜࡛ࢥࣥࢹࣥࢧ࡜ࡋ࡚ࡢᐜ㔞ࢆᑠࡉࡃࡋࠊ㧗㏿໬ࡀྍ⬟

࡞ⅬࡣᑟἼ㊰ᆺ࡜ྠᵝ࡛࠶ࡿࠋ୍᪉࡛ࠊPDࡢ㉮⾜ᖏᇦࢆ㧗㏿໬ࡍࡿࡓࡵ࡟⭷ཌࢆⷧࡃࡍࡿ

࡜ᐜ㔞ࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡿࡓࡵࠊCRᖏᇦࡀపୗࡍࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊ୧⪅ࡢࣂࣛࣥࢫࡢྲྀࢀࡿ⭷ཌࢆ

㑅ᢥ࡛ࡁࡿࡀࠊࡑࡢ⭷ཌࡀⷧ࠸ሙྜࡣගࢆ༑ศ࡟྾཰࡛ࡁࡎࠊཷගឤᗘࡀపୗࡍࡿሙྜࡀ

࠶ࡿࠋ྾཰ᒙࡢୖ㠃᪉ྥ࡟཯ᑕᒙࢆタࡅࠊ྾཰ᒙࢆ ᚟ࡍࡿࣃࢫࢆసࡿࡇ࡜࡛ࠊཷගឤᗘ

ࢆ㧗ࡵࡿ࡞࡝ࡢᕤኵࡀᚲせ࡟࡞ࡿࠋ㠃ᆺPD࡟ග⤖ྜࡍࡿࡓࡵࡢᵓ㐀࡜ࡋ࡚ࡣࠊ࣑࣮ࣛ⤖ྜ

࡜ࢢ࣮ࣞࢸ࢕ࣥࢢ⤖ྜࡀᣲࡆࡽࢀࡿࠋࡋ࠿ࡋ࡞ࡀࡽࠊࢢ࣮ࣞࢸ࢕ࣥࢢ⤖ྜࡣୖグࡢࡼ࠺࡟

▼ⱥ⣔PLC࡟ࡣྥ࠿࡞࠸ࡓࡵࠊᐇ㉁ⓗ࡟ࡣ࣑࣮ࣛ⤖ྜࡢࡳ࡛࠶ࡿࠋ࣑࣮ࣛ⤖ྜࡢሙྜࠊPLC

ୖࡢ㠃ᆺPD࡟ᑐࡋࠊᑟἼ㊰ࢆఏᦙࡍࡿගࢆ࣑࣮࡛ࣛග㊰ኚ᥮ࡍࡿࡇ࡜࡛⤖ྜࡀ࡞ࡉࢀࡿࠋ

඲཯ᑕࡸ㔠ᒓ཯ᑕࢆ฼⏝ࡍࡿࡇ࡜࡛Ἴ㛗౫Ꮡᛶࡢᑠࡉ࠸ග㊰ኚ᥮ࡀ࡛ࡁࡿࡓࡵࠊ㠃ᆺPD࡜ ࡢ⤌ࡳྜࢃࡏ࡛ࡣἼ㛗౫Ꮡᛶࡢᑠࡉ࠸ཷග≉ᛶࡀᮇᚅ࡛ࡁࡿࠋ㠃ᆺPDࡢཷගᚄࡣࠊ౛࠼ࡤ 100Gࡢࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺࣞࢩ࣮ࣂ࡟⏝࠸ࡽࢀࡿ㠃ᆺPDࡣ⣙20 μm࡛࠶ࡾࠊࡇࡢཷග㒊࡟ග

ࢆຠ⋡ⓗ࡟ᑟࡃᚲせࡀ࠶ࡿࠋ

(24)

21

ᅗ2Ѹ2 pin-PDࡢᵓ㐀ᶍᘧᅗ 㸦ୖ㸧ᑟἼ㊰ᆺPD 㸦ୗ㸧㠃ᆺPD

ᚑ᮶ࡢ▼ⱥ⣔PLCࢆࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒࡜ࡋࡓ㞟✚ᆺࢹࣂ࢖ࢫ࡛ࡣࠊࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚ࢆ

᥇⏝ࡋࠊᑟἼ㊰ᆺ࡜ẚ㍑ࡋ࡚ཷග㠃✚ࡀᗈࡃࠊᐇ⿦ࢺࣞࣛࣥࢫࡀᗈ࠸㠃ᆺPDࢆ㞟✚ࡋࡓࢥ

ࣄ࣮ࣞࣥࢺࣞࢩ࣮ࣂࡀᥦ᱌ࡉࢀ࡚࠸ࡿࠋࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚࡛ࡣࠊᐇ⿦⢭ᗘࡸᡭ㡰ࠊᐇ⿦⏝

ࡢࢧࣈ࢟ࣕࣜ࢔ࡢࢧ࢖ࢬࡸస〇⢭ᗘ࡞࡝ࠊබᕪࡸᐇ⿦㒊ᮦ⮬㌟ࡢ኱ࡁࡉ࡟ࡼࡾࠊᑟἼ㊰ࡢ ฟᑕ㒊࡜PDࡢཷග㒊࡜ࡢග㊰㛗ࡀᩘⓒμm⛬ᗘࡲ࡛㛗㊥㞳໬ࡍࡿሙྜࡀ࠶ࡿࠋග㊰㛗ࡀ㛗 ࡃ࡞ࡿ࡜ᑟἼ㊰࠿ࡽฟᑕࡉࢀࡓࣅ࣮࣒ࡀᗈࡀࡗ࡚ࡋࡲ࠸ࠊࡑࡢ⤖ᯝࠊཷග㒊࡟ගࢆ཰ࡵࡿ

ࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࡎࠊᦆኻ࡟࡞ࡗ࡚ࡋࡲ࠺ࠋ㛗࠸ග㊰㛗࡟ࡼࡿࣅ࣮࣒ࡢᗈࡀࡾࢆ⿵ൾࡍࡿࡓࡵࠊ

ཷගᚄࡢᑠࡉ࠸㧗㏿࡞㠃ᆺPD࡬⤖ྜࡍࡿ㝿࡟ࡣࠊ㏵୰࡟ࣞࣥࢬࢆタࡅࡿࡇ࡜࡛ࠊPDࡢᑠ ࡉ࠸ཷග㒊࡟㞟ගࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡿࠋගᏛㄪⰺࡢᐇ⿦ࡀࡉࡽ࡟↹㞧࡟࡞ࡾࠊࡲࡓࠊࣞࣥࢬ➼

ࡢගᏛ⣲Ꮚࡢࢫ࣮࣌ࢫࡀᚲせ࡟࡞ࡿࡓࡵࠊᑠᆺ໬ࡸ㧗ࢫ࣮ࣝࣉࢵࢺ໬࡟ㄢ㢟ࡀ࠶ࡗࡓࠋ ୍᪉࡛ࠊᮏ◊✲࡛⏝࠸ࡿ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡛ࡣࠊPLCୖ࡟┤᥋PDࢆస〇࡛ࡁࡿࡓࡵࠊ ᚑ᮶ࡢࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚࡛ᚲせ࡟࡞ࡿࣞࣥࢬࡸࢧࣈ࢟ࣕࣜ࢔࡜࠸ࡗࡓ㒊ᮦࢆ┬␎ࡍࡿࡇ࡜

ࡀྍ⬟࡛࠶ࡾࠊࡲࡓ࢙࢘ࣁࣉࣟࢭࢫ࡛ࣇ࢛ࢺࣜࢯࢢࣛࣇ࢕ࡢ㧗⢭ᗘ࡞࢔ࣛ࢖࣓ࣥࢺ࡟ࡼࡾࠊ ᑟἼ㊰ᆺPD

ᑟἼ㊰

pᒙ iᒙ nᒙ

䝟䝑䝅䝧䞊䝅䝵䞁䝑䝅䝧 䝟䝑

p㟁ᴟ

nᒙ㟁ᴟᒙ㟁ᒙ ᇶᯈ

ᑟἼ㊰➃ධᑕ

㠃ᆺPD

pᒙ iᒙ p p p iii p㟁ᴟ

nᒙ㟁ᴟᒙ㟁ᴟᒙ nᒙ ᇶᯈ

p㟁㟁

⾲㠃ධᑕ

ᇶᯈᯈ

⿬㠃ධᑕ

(25)

22

ࢧࣈ࣑ࢡࣟࣥ⛬ᗘࡢᐇ⿦⢭ᗘࡲ࡛ᚓࡽࢀࡿࠋࡑࡢ⤖ᯝࠊග㊰㛗ࢆ኱ᖜ࡟ᑠࡉࡃ࡛ࡁࠊࣞࣥ

ࢬࣞࢫ࡛㠃ᆺPD࡟⤖ྜࡍࡿගᏛ⣔ࡀタィྍ⬟࡜⪃࠼ࡽࢀࡿࡓࡵࠊᮏ◊✲࡛ࡣPLCୖ࡟┤

᥋స〇ࡋࡓPD࡟ᑐࡋࠊ࣐࢖ࢡ࣑࣮࡛ࣟࣛග⤖ྜࡍࡿගᏛ⣔ࢆ᥇⏝ࡋࠊᮏ❶࡛ࡑࡢ᳨ドࢆ⾜

࠺ࠋ

ࡇࡢࡼ࠺࡟࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚࡛ࡣୖグᵓ㐀ࢆᛂ⏝ࡋࡓᵝࠎ࡞ග⤖ྜᙧែࡀ㑅ᢥ⫥࡟ᣲ ࡆࡽࢀࡿࠋᮏ◊✲᳨࡛ウࡍࡿ㞟✚ᆺගࢹࣂ࢖ࢫࡣࢹࢪࢱࣝࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺఏ㏦⏝ගཷಙჾ࡛

࠶ࡿࠋࡇࡢගࢹࣂ࢖ࢫ࡟せồࡉࢀࡿཷගឤᗘࡍ࡞ࢃࡕගᦆኻࡸἼ㛗ᗈᖏᇦᛶࠊ೫Ἴ↓౫Ꮡ ᛶࢆ⪃៖ࡋࠊ㠃ᆺPD࡜࣑࣮ࣛ⤖ྜࡢ⤌ࡳྜࢃࡏࡀ᭱㐺࡛࠶ࡿ࡜⪃࠼ࠊࡑࡢග⤖ྜᵓ㐀ࡢ᭱

㐺໬࡜㧗ᛶ⬟໬ࡢ᳨ウࢆ⾜ࡗࡓࠋ2-3࡟࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᆺගཷಙჾࡢཷග㒊᩿㠃ࡢᶍ ᘧᅗࢆ♧ࡍࠋᮏᵓ㐀࡛ࡣࠊInP-PDࡣཷග㠃ࡀᑠࡉࡃ㧗㏿ගཷಙࡀྍ⬟࡞࣓ࢧᆺPD㸦ཷග ᚄ <20 μm㸧ࢆ⏝࠸ࡓ[2.11]ࠋࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚ࡢᙧែ࡛ࡣග⤖ྜ㊥㞳ࡀ㛗࠸ࡓࡵ㸦>ᩘⓒμm㸧

[2.12]ࠊ཯ᑕࡋࡓࣅ࣮࣒ࡀᣑࡀࡗ࡚ࡋࡲ࠸ࠊࣞࣥࢬ࡟ࡼࡾPDཷග㒊࡟㞟ගࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡗ

ࡓ[2.13]ࠋࣞࣥࢬࢆ⏝࠸ࡿ࡜ᑠᆺᛶࡀ≛≅࡜࡞ࡾࠊཷගᚄࢆᗈࡆࡿ࡜㧗㏿ᛶࡀ≛≅࡜࡞ࡿࡓ

ࡵࠊࡑࢀࡽࡢ୧❧ࡀ㞴ࡋ࠸ࠋࡑࢀ࡟ᑐࡋࠊ࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚ᢏ⾡࡛ࡣࠊPDࢆPLC ⾲㠃

࡟┤᥋స〇ࡍࡿࡓࡵࠊගᑟἼ㊰࡜PD㛫ࡢ㊥㞳ࢆ኱ᖜ࡟▷ࡃࡍࡿ㸦~20 μm㸧ࡇ࡜ࡀ࡛ࡁࠊ

ࣞࣥࢬࢆ⏝࠸ࡿࡇ࡜࡞ࡃ㧗ຠ⋡࡞ග⤖ྜࡢᐇ⌧ࡀྍ⬟࡜⪃࠼ࡽࢀࡿࠋ

ᅗ2Ѹ3 ࣑࣮ࣛ⤖ྜࢆ⏝࠸ࡓ㞟✚ᆺPLC࡟ࡼࡿගཷಙჾࡢཷග㒊᩿㠃ࡢᶍᘧᅗ

㸦ୖ㸧࣊ࢸࣟࢪࢽ࢔ࢫ㞟✚㸦ᮏ◊✲㸧 㸦ୗ㸧ࣁ࢖ࣈࣜࢵࢻ㞟✚

Siᇶᯈ

▼ⱥ⣔

PLC 䝭䝷䞊

InP-PD

φ~20 μm

ཷග㒊

ග⤖ྜ㊥㞳

~20 μm 䝁䜰

䜽䝷䝑䝗

䝡䞊䝮ᚄ~10 μm

ග⤖ྜ㊥㞳

> 400 μm

䝡䞊䝮ᚄ~80 μm

䝦䝔䝻䝆䝙䜰䝇㞟✚

䝝䜲䝤䝸䝑䝗㞟✚

(26)

23

2.4 ග ගᏛ⣔タィ

࣐࢖ࢡ࣑࣮ࣟࣛࢆ⏝࠸ࡿᮏ◊✲ࡢᵓ㐀ࡣࠊࣅ࣮࣒ࢆග㊰ኚ᥮ࡋPLCୖࡢPD࡬ග⤖ྜࡍ

ࡿගᏛ⣔ࢆᩘ10 μmࡢ⠊ᅖ࡟㞟✚ࡋࡓࡶࡢ࡛࠶ࡾࠊࣞࣥࢬࣞࢫ࡛PD࡬ග⤖ྜࡍࡿࣅ࣮࣒

ගᏛタィࢆ⾜࠺ᚲせࡀ࠶ࡿࠋࡲࡓࠊSiO2ࡸ InPࠊࡲࡓ᥋╔ᒙ࡞࡝ᒅᢡ⋡ࡢ␗࡞ࡿᮦᩱ㛫ࢆ

㏱㐣ࡍࡿࡓࡵࠊ⏺㠃࡟࠾ࡅࡿ೫ἼࡸἼ㛗ࡢ౫Ꮡᛶࢆ⪃࠼ࡓගᏛタィࡶᚲせ࡛࠶ࡿࠋࡇࡇ࡛

ࡣࠊ࣐࢖ࢡ࣑࣮ࣟࣛࢆ⏝࠸ࡓග⤖ྜᵓ㐀࡟࠾࠸࡚ࠊࢥࣄ࣮ࣞࣥࢺཷಙࢹࣂ࢖ࢫ࡟㐺ࡋࡓࠊ పᦆኻ࠿ࡘప೫Ἴ࣭Ἴ㛗౫ᏑᛶࡢගᏛ≉ᛶࢆᚓࡿࡓࡵࠊୖグ 2 ࡘࡢほⅬ࡛ගᏛタィࢆ⾜ࡗ ࡓࠋ

ヲ⣽ࡣ2.4.1㡯࠾ࡼࡧ2.4.2㡯࡟グ㏙ࡍࡿࡀࠊග⤖ྜᵓ㐀ࡢタィᣦ㔪࡜࡞ࡿ௨ୗࡢ⤖ᯝࡀ

ᚓࡽࢀࡓࠋ୍౛࡜ࡋ࡚ࢥ࢔ࢧ࢖ࢬࡀ4.5 μm™4.5 μmࠊ1.5%-'ࡢ▼ⱥ⣔PLCࢆ౑⏝ࡋࡓሙ

ྜࠊPDཷග㒊࡛ࡢࣅ࣮࣒┤ᚄ㸦1/e2㸧ࡣ11 μm⛬ᗘ࡜࡞ࡾࠊࣞࣥࢬࢆ௓ࡉ࡞࠸┤᥋ග⤖ྜ

࡛ࠊ96㸣௨ୖࡢ㧗࠸ග⤖ྜຠ⋡ࡀྍ⬟࡞ぢ✚ࡶࡾࡀᚓࡽࢀࡓࠋࡲࡓ⏺㠃ࡢ㏱㐣≉ᛶ࡟࠾࠸

࡚ࡶ࣑࣮ࣛゅᗘ 30ࠥ60 ᗘࡢ⠊ᅖ࡛೫Ἴ࣭Ἴ㛗౫Ꮡᛶࡀᑠࡉࡃࠊపᦆኻ㸦~0.7dB㸧ࡢ≉ᛶ ࡀᚓࡽࢀࡿࡇ࡜ࡀぢ✚ࡶࡽࢀࡓࠋᦆኻ࡟ᙳ㡪ࡍࡿࣃ࣓࣮ࣛࢱ࡜ࡋ࡚ࠊࢡࣛࢵࢻཌࡸ࣑࣮ࣛ

ゅᗘࠊ࠾ࡼࡧᑟἼ㊰ฟᑕ㒊ࡢࣅ࣮࣒ᚄࡀᣲࡆࡽࢀࡿࡀࠊ࣮ࣔࢻࣇ࢕࣮ࣝࢻ༙ᚄ1.5 μm~3.0 μm࡟࠾࠸࡚ࠊࢡࣛࢵࢻཌࡸ࣑࣮ࣛゅᗘࢆ㐺ษ࡟タᐃࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ1.0dB௨ୗࡢపᦆኻ࡞ග

⤖ྜᵓ㐀ࢆᐇ⌧ࡍࡿࡇ࡜ࡀྍ⬟࡛࠶ࡿࠋ

2.4.1 ࣑࣮ࣛග㊰ኚ᥮࡟࠾ࡅࡿග⤖ྜຠ⋡

ࡇࡇ࡛ࡣᑟἼ㊰࠿ࡽฟᑕࡉࢀࡓࣅ࣮࣒ࡢPD࡬ࡢ⤖ྜຠ⋡ࢆィ⟬ࡋࠊࣞࣥࢬ↓ࡋ࡛పᦆኻ

࡞ග⤖ྜࡢྍ⬟ᛶࢆ᳨ドࡍࡿ[2.14]ࠋᑟἼ㊰ࢆఏᦙࡍࡿගࡣ࣑࣮࡛ࣛග㊰ኚ᥮ࡉࢀࠊࢡࣛࢵ

ࢻ୰࡟ฟᑕࡉࢀࡿࠋฟᑕࣅ࣮࣒ࡣᅇᢡ࡟ࡼࡾࢡࣛࢵࢻ୰࡛ࣅ࣮࣒ᚄࢆᣑ኱ࡋ࡞ࡀࡽࠊPD࡟

฿㐩ࡋධᑕࡉࢀࡿ㸦ᅗ2Ѹ4㸧ࠋ

(27)

24

ᅗ2Ѹ4 ග⤖ྜ㒊࡟࠾ࡅࡿࣅ࣮࣒ග⥺㍈ࡢ᩿㠃ᶍᘧᅗ

ᑟἼ㊰ฟᑕ㒊ࡢ࣮ࣔࢻࣇ࢕࣮ࣝࢻ༙ᚄࢆw0࡜ࡋࠊᑟἼ㊰࠿ࡽPD⾲㠃ࡲ࡛ࡢ㊥㞳ࢆz࡜ ࡍࡿ࡜ࠊPD࡟ධᑕࡉࢀࡿࣅ࣮࣒ᚄࡣ௨ୗࡢᘧ࡛ồࡵࡽࢀࡿࠋࡇࡢ࡜ࡁࠊࣅ࣮࣒ᙧ≧ࡣ࢞࢘

ࢩ࢔ࣥศᕸࢆ᝿ᐃࡋࠊࡑࡢࣅ࣮࣒ᚄࡣ᭱኱ᙉᗘࡢ1/e2࡛ᐃ⩏ࡉࢀࡿࠋ

ݓ൫ݓࠊݖ൯ ൌ ݓή ඨͳ ൅ ൬ߣ ή ݊ ή ݖ ߨ ή ݓ

ሺʹ െ ͳሻ

PLC㠃ෆ࡟࠾࠸࡚ࠊᑟἼ㊰ฟຊ᪉ྥࢆ x㍈ࠊᑟἼ㊰┤஺᪉ྥࢆ㹷㍈࡜ࡍࡿ࡜ࠊ㊥㞳㹸࡟࠾

ࡅࡿࣅ࣮࣒ࡢつ᱁໬㟁⏺ศᕸEࠊ࠾ࡼࡧᙉᗘศᕸPࡣ௨ୗࡢᘧ࡛⾲ࡉࢀࡿࠋ

ܧ൫ݓࠊݔࠊݕࠊݖ൯ ൌ ξʹ

ξߨ ή ݓ൫ݓࠊݖ൯ή ݁ݔ݌ ቌെ ሺݔ൅ ݕ

ݓ൫ݓࠊݖ൯ቍሺʹ െ ʹሻ

ܲ൫ݓࠊݔࠊݕࠊݔ൯ ൌ ቀܧ൫ݓࠊݔࠊݕࠊݖ൯ቁሺʹ െ ͵ሻ

ࡇࡇ࡛PDࡢཷග༙ᚄࢆrࠊᑟἼ㊰࠿ࡽฟᑕࡉࢀࡿࣅ࣮࣒ᙉᗘࢆP0࡜ࡍࡿ࡜ࠊPD࡟ධᑕࡍ

ࡿගࡢ⤖ྜຠ⋡Ȟࠊ࠾ࡼࡧගᙉᗘPPDinputࡣ௨ୗࡢᘧ࠿ࡽồࡵࡽࢀࡿ

ߟ൫ݓࠊݖࠊݎ൯ ൌ න න ܲ൫ݓࠊݔࠊݕࠊݖ൯݀ݔ

ି௥

݀ݕ

ି௥

ሺʹ െ Ͷሻ

䜽䝷䝑䝗

n

SiO2

䝰䞊䝗䝣䜱䞊䝹䝗༙ᚄw0

䝡䞊䝮༙ᚄw

䝭䝷䞊ゅᗘTmirror

ཷග༙ᚄr

ග㊰㛗z

(28)

25

ܲ௉஽௜௡௣௨௧ሺݓࠊݔࠊݕࠊݖࠊݎሻ ൌ ܲή ߟ൫ݓࠊݔࠊݕࠊݖࠊݎ൯ሺʹ െ ͷሻ

ࡇࡢ࡜ࡁࠊE࠾ࡼࡧPࡣつ᱁໬ࡉࢀ࡚࠸ࡿࡢ࡛௨ୗࡢ㛵ಀࡀᡂࡾ❧ࡘࠋ න න ܲ൫ݓ ࠊݔࠊݕࠊݖ൯݀ݔ

ିஶ

݀ݕ ൌ ͳ

ିஶ

ሺʹ െ ͸ሻ

ࡇࡇ࡛ࠊᐇ㝿ࡢග⤖ྜ㒊ࡢᵓ㐀ࢆ⪃࠼ࡿ࡜࣑࣮ࣛ࡟ࡼࡾ࠶ࡿゅᗘ࡛PD᪉ྥ࡟ග㊰ኚ᥮ࡉ

ࢀࡓࣅ࣮࣒ࡣࠊࢡࣛࢵࢻࢆ௓ࡋ࡚PD࡟⤖ྜࡍࡿࠋࡑࡢࡓࡵࠊග⥺ගᏛⓗ࡟ࡣࠊ࣑࣮ࣛࡢゅ ᗘࡸࢡࣛࢵࢻཌࢆ⪃៖ࡋ࡚ࠊග⤖ྜຠ⋡ࢆ⪃࠼ࡿᚲせࡀ࠶ࡿࠋ

ࢥ࢔୰ᚰ࠿ࡽࢥ࢔ୖ㠃ࡲ࡛ࡢ㧗ࡉࢆhcoreࠊࢥ࢔ୖ㒊࠿ࡽPD⾲㠃ࡲ࡛ࡢࢡࣛࢵࢻࡢཌࡳࢆ

hcladdingࠊ࠾ࡼࡧ PLC㠃ෆ᪉ྥࢆᇶ‽࡜ࡋࡓ࣑࣮ࣛゅᗘࢆȟmirror࡜ࡍࡿ࡜ࠊᑟἼ㊰ฟᑕ㒊࠿

ࡽPD⾲㠃ࡲ࡛ࡢ㊥㞳zࡣࠊ௨ୗࡢᘧ࡛⾲ࡉࢀࡿࠋ

ݖ൫݄௖௢௥௘ࠊ݄௖௟௔ௗௗ௜௡௚ࠊߠ௠௜௥௥௢௥൯ ൌ ݄௖௟௔ௗௗ௜௡௚൅ ݄௖௢௥௘

ܿ݋ݏ ൬ሺʹߠ௠௜௥௥௢௥െ ͻͲሻ ή ߨ ͳͺͲ൰

ሺʹ െ ͹ሻ

ࡉࡽ࡟ࠊ࣑࣮ࣛゅᗘȟmirrorࡀ45 ᗘ௨እࡢሙྜࡣᆶ┤ග㊰ኚ᥮࡟࡞ࡽ࡞࠸ࡓࡵࠊPD⾲㠃

࡟฿㐩ࡍࡿ㊥㞳ࡀࠊࣅ࣮࣒ࡢ࣑࣮ࣛ࡟㏆࠸ഃ࡜㐲࠸ഃ࡛␗࡞ࡾࠊࣅ࣮࣒୰ᚰ࡜ࣅ࣮࣒ᚄ࡜

ࡢ㊥㞳zࡢᕪࡣ௨ୗࡢᘧ࡛ồࡵࡽࢀࡿࠋ

݀ݖ ൌ ݓ ቀݓࠊݖ൫݄௖௢௥௘ࠊ݄௖௟௔ௗௗ௜௡௚ࠊߠ௠௜௥௥௢௥൯ቁ ή ݐܽ݊ ൬ሺʹߠ௠௜௥௥௢௥െ ͻͲሻ ήଵ଼଴ ൰ሺʹ െ ͺሻ dzࡢᕪ࡟ࡼࡿࣅ࣮࣒ᚄࡢᕪdwࢆ㊥㞳z࡟࠾ࡅࡿ࣑࣮ࣛ㏆ഐഃ࠾ࡼࡧ㐲᪉ഃࡢPDཷගᚄࡢ ᕪ࡟ࡑࢀࡒࢀ᥮⟬ࡍࡿࡇ࡜࡛ࠊ࣑࣮ࣛゅᗘࡀ45ᗘ௨እࡢ㝿ࡢ⤖ྜຠ⋡ࡀồࡵࡽࢀࡿࠋ ࡲࡓ」ᩘࡢᒙࢆ㏱㐣ࡋ࡚PD࡬⤖ྜࡍࡿሙྜ࡟ࡣࠊධᑕഃቃ⏺㠃ࡢࣅ࣮࣒ᚄ࡜ྛᒙࡢᒅᢡ

⋡࠿ࡽࠊḟࡢᒙ࡬ࡢගᏛ㊥㞳࡜ࣅ࣮࣒ᚄࠊ࠾ࡼࡧᒅᢡゅࢆồࡵࡿࡇ࡜࡛ྠᵝ࡟ィ⟬ྍ⬟࡛

࠶ࡿࠋ

2Ѹ5 ࡢࣃ࣓࣮ࣛࢱࢆ⏝࠸࡚ࠊ⤖ྜຠ⋡ࡢゅᗘ౫Ꮡᛶ࠾ࡼࡧࢡࣛࢵࢻཌ౫Ꮡᛶࢆồࡵࠊ

ࣞࣥࢬࣞࢫ࡛ᦆኻ1dB௨ୗࡢගᏛタィࡀྍ⬟࠿࡝࠺࠿ࢆ᳨ドࡍࡿࠋ

2Ѹ6࡟ࠊἼ㛗1.55 μmࠊゅᗘ45ᗘࡢ࡜ࡁࠊࢡࣛࢵࢻࢆኚ໬ࡉࡏࡓ㝿ࡢ⤖ྜᦆኻࡢぢ✚

ࡶࡾࢆ♧ࡍࠋࢢࣛࣇ࠿ࡽࠊࢡࣛࢵࢻཌࡀᑠࡉࡃࠊࡘࡲࡾ⤖ྜ㊥㞳ࡀ▷࠸࡯࡝⤖ྜᦆኻࡀᑠ ࡉࡃ࡞ࡿࡇ࡜ࡀࢃ࠿ࡿࠋࡇࢀࡣ⤖ྜ㊥㞳ࡀ▷࠸࡯࡝ࣅ࣮࣒ࡢᣑࡀࡾࡀᑠࡉ࠸࠿ࡽ࡛࠶ࡿࠋ

ࡲࡓࠊᑟἼ㊰ฟᑕ㒊ࡢࣅ࣮࣒ᚄ࡛ẚ㍑ࡍࡿ࡜ࠊ1.0 μm࡛ࡣࢡࣛࢵࢻཌࡀᑠࡉ࠸㡿ᇦ࡛ࡣᦆ ኻࡀᑠࡉ࠸ࡶࡢࡢࠊࢡࣛࢵࢻཌࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡿ࡟ࡘࢀ࡚ᦆኻࡀ௚ࡼࡾቑຍࡋ࡚࠸ࡃࠋ୍᪉࡛

3.0 μm࡛ࡣࢡࣛࢵࢻཌࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡿ࡟ࡶ࠿࠿ࢃࡽࡎࠊᦆኻࡀቑຍࡋ࡟ࡃ࠸ഴྥࡀ࠶ࡿࠋᑟ

Ἴ㊰ࡢගࡢ㛢ࡌ㎸ࡵࡀᙉࡃࠊࣅ࣮࣒ᚄࡀᑠࡉ࠸࡯࡝ࠊฟᑕ㒊࠿ࡽࡢගࡢᅇᢡࡀ኱ࡁࡃ࡞ࡿ

(29)

26

ࡓࡵࠊࣅ࣮࣒ࡀᣑࡀࡾ᫆ࡃ࡞ࡗ࡚࠸ࡿࡓࡵ࡛࠶ࡿࠋ1.5㸣-'ࠊࢥ࢔ࢧ࢖ࢬ 4.5 μm™4.5 μm ࡢᑟἼ㊰࡛ࡣࠊࢡࣛࢵࢻཌࡣ15.5 μm࡜࡞ࡿࠋࡇࡢ࡜ࡁw0ࡣ3.0 μm࡛࠶ࡾࠊࣅ࣮࣒⤖ྜ

࡟࠾ࡅࡿᦆኻࡣࠊ0.1dB௨ୗࠊ࡜ぢ✚ࡶࡽࢀࡿࠋ

ᅗ2Ѹ7࡟ࠊἼ㛗1.55 μmࠊࢡࣛࢵࢻཌ15.5 μmࡢ࡜ࡁࠊ࣑࣮ࣛゅᗘࢆኚ໬ࡉࡏࡓ㝿ࡢ⤖

ྜᦆኻࡢぢ✚ࡶࡾࢆ♧ࡍࠋ࣑࣮ࣛゅᗘࡀ45ᗘࠊࡘࡲࡾPDࡢධᑕ㠃࡟ᑐࡋ࡚ᆶ┤࡟ග㊰ኚ

᥮ࡉࢀࡿሙྜࡀࣅ࣮࣒ࡢග㊰㛗ࡀ᭱ࡶ▷࠸ࡓࡵࠊࣅ࣮࣒ࡢᣑࡀࡾࡀᑠࡉࡃࠊᦆኻࡀ᭱ࡶప

࠸ࠋ཯ᑐ࡟ࠊ࣑࣮ࣛゅᗘࡀ30ᗘ௨ୗࠊ࠶ࡿ࠸ࡣ60 ᗘ௨ୖ࡟࡞ࡿ࡜ࠊᦆኻࡀቑຍࡋ࡚࠸ࡃ ࡇ࡜ࡀࢃ࠿ࡿࠋ0.5dBࢆᇶ‽࡜ࡍࡿ࡜ࠊ࣑࣮ࣛゅᗘࡢ㐺ษ࡞タᐃ⠊ᅖࡣ30~60ᗘ࡜ぢ✚ࡶ

ࡽࢀࡿࠋ

⾲2Ѹ5 ィ⟬ࣃ࣓࣮ࣛࢱ

w0 μm 1.5ࠊ 2.0ࠊ 3.0

n - 1.44

Ȣ μm 1.55

hcore μm 6.0

hcladding μm 10~40

ȟmirror deg. 15~75

ᅗ2Ѹ6 ⤖ྜᦆኻࡢࢡࣛࢵࢻཌ౫Ꮡᛶ㸦Ȣ=1.55 μm㸧

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

10 15 20 25 30 35 40

⤖ྜᦆኻ[dB]

䜽䝷䝑䝗⭷ཌ [μm]

45 deg.

52 deg.

60 deg.

w0=1.5 μm

w0=3.0 μm w0=2.0 μm

(30)

27

ᅗ2Ѹ7 ⤖ྜᦆኻࡢゅᗘ౫Ꮡᛶ

㸦Ἴ㛗1.55 μmࠊࢡࣛࢵࢻཌ15.5 μm㸧

2.4.2 PD ග ගධᑕ⏺㠃࡟ᑐࡍࡿ㏱㐣≉ᛶ

PD ࡬ࡢධᑕࡢ㝿ࠊSiO2ࡢᒅᢡ⋡࡜ InPࡢᒅᢡ⋡ࡣ኱ࡁࡃ␗࡞ࡿࡓࡵࠊࣇࣞࢿࣝ཯ᑕ࡟

ࡼࡿᦆኻࡀண᝿ࡉࢀࠊ཯ᑕ㜵Ṇ⭷ࡀᚲせ࡟࡞ࡿྍ⬟ᛶࡀ࠶ࡿࠋࡲࡓࠊᑟἼ㊰࠿ࡽฟᑕࡉࢀ

ࡓࣅ࣮࣒ࡣࢡࣛࢵࢻᒙࢆ㏻㐣ࡋ࡚PD࡬⤖ྜࡍࡿࡀࠊPD࡜ࢡࣛࢵࢻࡢ㛫࡟᥋╔ᒙࢆᑟධࡍ

ࡿྍ⬟ᛶࡶ࠶ࡾࠊࡑࡢ⏺㠃࡛ࡢࣅ࣮࣒ࡢ㏱㐣≉ᛶࡀኚࢃࡿྍ⬟ᛶࡀ࠶ࡿࠋࡑࡇ࡛ୖグࡢࣅ

࣮࣒ࡢ⤖ྜ⋡࡟ຍ࠼࡚ࠊ㏱㐣≉ᛶࢆ᳨ウࡍࡿ[2.15]ࠋ

ࡇࡇ࡛ࡣࠊࢡࣛࢵࢻᒙࠊ᥋╔ᒙࠊPDᒙࡢ୕ᒙࢆ௬ᐃࡋࠊ≉ᛶ࣐ࢺࣜࢡࢫ࡟ࡼࡾPDᒙ⏺

㠃࡛ࡢ㏱㐣⋡࡜཯ᑕ⋡ࢆồࡵࡿࠋPD࡬ࡢග⤖ྜ࡟࠾࠸࡚ࡣࠊἼ㛗࠾ࡼࡧ೫Ἴ౫Ꮡᛶࡶ⪃៖

ࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡿࡓࡵࠊ࣑࣮ࣛࡢゅᗘࡀ45ᗘ௨እ࡜࡞ࡿᩳධᑕࡢሙྜࢆ᳨ウࡍࡿ㸦ᅗ2Ѹ8㸧ࠋ 0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

15 25 35 45 55 65 75

⤖ྜᦆኻ[dB]

䝭䝷䞊ゅᗘ [deg.]

w0=3.0 μm w0=2.0 μm w0=1.5 μm w0=3.0 μm w0=2.0 μm w0=1.5 μm

参照

関連したドキュメント

九州大学工学部  学生会員 ○山下  健一  九州大学大学院   正会員  江崎  哲郎 九州大学大学院  正会員    三谷  泰浩  九州大学大学院 

全国の 研究者情報 各大学の.

東京大学 大学院情報理工学系研究科 数理情報学専攻. [email protected]

情報理工学研究科 情報・通信工学専攻. 2012/7/12

In 2003, Agiza and Elsadany 7 studied the duopoly game model based on heterogeneous expectations, that is, one player applied naive expectation rule and the other used

理工学部・情報理工学部・生命科学部・薬学部 AO 英語基準入学試験【4 月入学】 国際関係学部・グローバル教養学部・情報理工学部 AO

茂手木 公彦 (Kimihiko Motegi) 日本大学 (Nihon U.) 高田 敏恵 (Toshie Takata) 九州大学 (Kyushu U.).. The symplectic derivation Lie algebra of the free

Since, as the conventional DE formula, Ooura and Mori’s DE formula is based on the trapezoidal formula over ( −∞ , + ∞ ), i.e., a quadra- ture with the zeros of the sine function