研究：Grid free WDM

近年のインターネットトラフィックの継続的な成長に伴い、複数の独立した波長を単一のファイバに多重化する、波長分割多重化(WDM : Wavelength Division Multiplexing)技術がデータ伝送容量の増大に用いられてきました。しかし、現行システムでは、温度に対する半導体レーザの波長ドリフトや、波長数を増加させた際の分散に対する悪影響など、いくつかの課題があります。そこで、我々は波長ドリフト及び、狭く一定の波長周期を持つ非冷却レーザの使用を可能にする、新しい波長グリッドフリーWDMシステムを提案しています。

新WDMシステムを実現するため、Siと比較した場合の低い伝搬損失とより良い波長制御性を持つ低屈折率窒化シリコン(SiN) 材料を用いて、外部リング共振器、ループミラーと光源であるQD-SOA (Quantum Dot-Semiconductor Optical Amplifier)を構成される1.3 µm帯多波長ハイブリッドレーザについての研究を行っています。

また、波長をそれぞれのチャネルに配分するため、合分波器が必要となりますが、従来の合分波器は、パラメータは手動で調整することによって設計されています。それらのフットプリントは数百マイクロメートルであり、フォトニックデバイスの集積に妨げる。さらなる小型化を目指し、機械学習によるインバースデザイン(Inverse Design)を用いた設計も行っています、この方法は電磁場が最初にパフォーマンス目標を達成するように強制される。これにより、デバイスのフットプリントを大幅に削減できます。

List of reports

• K. Masuyama, M. Shirao, N. Nishiyama, and K. Hasegawa, “Grid free WDM system using external cavity multi-wavelength laser”, OECC/PSC 2019, Thf1 (2019)
• Y.Yokomura, T.Mitari, T.Amemiya and N.Nishiyama, “Characteristic analysis of SiN waveguides with different structures and fabrication methods for 1.3 µm multi-wavelength lasers”, IEICE Tech. Rep., vol. 119, no. 229, OCS2019-35, (2019)
• S. Molesky, Z. Lin, A. Y. Piggott, W. Jin, J. Vucković and A. W. Rodriguez, “Inverse design in nanophotonics”, Nature Photonics, Vol 12, 659-67 (2018)