広帯域に動作するL字Si細線導波路型偏波変換器の設計法

山内 潤治  中川 雄斗  中野 久松  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J103-C   No.9   pp.403-411
公開日: 2020/08/19
Online ISSN: 1881-0217
DOI: 
論文種別: 論文
専門分野: 光エレクトロニクス
キーワード: 
Si細線導波路,  偏波変換器,  正規化周波数,  虚軸ビーム伝搬法,  有限差分時間領域法,  

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あらまし: 
Si細線導波路型偏波変換器を広帯域かつ低損失に動作させるための設計指針を提示する.検討する構造は,正方形導波路の角を直角に切り取ったL字型とし,コア幅の選択範囲を,正規化周波数の概念を導入して明らかにする.はじめに,固有モード解析を行い,偏波変換部におけるハイブリッドモード間の正規化屈折率差を評価する.この結果に基づき,消光比の波長特性が双峰性となるための正規化周波数を明らかにし,具体的なコア幅の選択範囲を議論する.次に,広帯域動作に必要な偏波変換部の長さをハイブリッドモード間の実効屈折率差から検討する.最後に低損失に動作させることを考慮して,コアの欠損量に対する偏波変換長と挿入損を評価する.コア幅と欠損に伴う残存部長の比で表す欠損量が0.5625〜0.7333の際に,コア幅を0.3 μm〜0.32 μmに選択することで,1.3 μm〜1.6 μmの広帯域にわたって,20 dB以上の消光比を維持しながら,1 dB以下の低損失で動作することを明らかにする.