光通信用波長多重送信器の小型集積化に関する研究

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光通信用波長多重送信器の小型集積化に関する研究

大山, 貴晴

https://doi.org/10.15017/1866321

出版情報：Kyushu University, 2017, 博士（工学）, 課程博士 バージョン：

権利関係：

（別紙様式２）

氏 名 ：大山 貴晴

論文題名 ：光通信用波長多重送信器の小型集積化に関する研究 区 分 ：甲

論 文 内 容 の 要 旨

情報化社会の発展により光通信ネットワークのさらなる伝送容量拡大が求められている。デ ータ伝送速度を増大するには電子デバイスや電気インターフェース等の周辺部品の高速化が 必要であるが、数10 Gbit/sを越える速度に対応するには解決すべきハードルが高い。そのた め、1チャンネル（1波長）あたりのデータ速度を数10 Gbit/s程度に抑え、複数の波長チャンネ ルを使って伝送する、波長多重伝送方式が主流となっている。波長多重伝送方式における伝 送容量の拡大には、構成要素である光送信器、伝送媒体、光受信器の多チャンネル化が必要 である。多チャンネル化に伴いこれら装置を構成するデバイスの数と大きさが増大する。特に光 送信器では個々に作製した数多くの個別デバイスを光学的にマイクロメートルオーダーの精度 で位置調整して固定するという複雑で高コストな製造方法が用いられていた。本研究では、複 数の光波長チャンネルを有する多波長光送信器について、デバイスの一体化集積による小型 化、高性能化技術を開発した。

本論文は、6章から構成されている。第1章では、多波長光送信器の特長およびその実用化 に向けた課題を述べ、デバイスの集積化による光送信器技術の方向性を述べた。

第2章では、モノリシック集積レーザアレイチップを開発し、二連コリメート光学系を用いて合 波器とを同一パッケージ内に集積する100 Gbit/sイーサネット規格100GBASE-ER4に準拠した 4チャンネル光送信器の設計法と作製法について述べた。作製した光送信器を用いて距離40 kmで100 Gbit/s信号伝送が可能であることを示した。

第3章では、レーザチップにスポットサイズ変換導波路を集積することにより、レンズを用いず に合波器と直接光結合する100 Gbit/sイーサネット規格100GBASE-ER4に準拠した4チャンネ ル光送信器技術の提案とその作製法について述べた。作製した光送信器を用いて距離40 km で100 Gbit/s信号伝送が可能であることを示した。

第4章では、光学調芯を行わず、機械的位置決めで4つの個別レーザを同一基板上にハイ ブリッド集積する技術の提案とその作製法について述べた。この技術を光アクセスネットワーク 用4チャンネル光送信器に適用して40 Gbit/s信号伝送が可能であることを示した。

第5章では、ハイブリッド集積技術をさらに進展させ、合波器そのものに8つのレーザを直接 集積した8チャンネル光送信器の提案とその作製法について述べた。この光送信器を用いて20 Gbit/s信号伝送が可能であることを示した。

第6章では、本研究によって得られた結論をまとめ、今後の課題について述べた。