研究活動Research

概要 Abstract

本研究室では，光を縦横無尽に制御するフォトニクス材料と，それを用いた光デバイスの研究に取り組んでいます．ガラスを中心に，素材の開発，光ファイバなどの導波路素子の創成，特性の検証までを一連の研究プロセスとして進めています．

研究の背景

光ファイバ増幅器と合分波器の開発により，1990年代に光通信技術は大容量化に向けて飛躍的に進歩しました．現在は，ある地点から別の地点へ情報を伝えるだけでなく，光ルーティング機能を持つネットワークによる，柔軟で大容量な情報伝達が求められています．これを実現するには，広帯域光増幅器に加えて，波長変換，高速光スイッチ，波形整形などの光信号処理技術が必要です．伝送路との整合性に優れた光ファイバを用いる信号処理デバイスの研究が進められていますが，効率が課題となっています．

導波路化までを視野に入れた材料研究

実用的な信号処理デバイスを実現するには，導波路材料の開発から取り組むことが欠かせません．ただし，光デバイス用の材料は，開発するだけでは十分とはいえません．最終形態である導波路に加工し，その特性を評価して初めて，素材としての評価が完了するからです．

そこで本研究室では，導波路化までを視野に入れた材料研究を基本としています．高機能光素子に必要な機能材料を開発するとともに，その機能をさらに拡張するため，フォトニッククリスタルファイバ（PCF）構造も活用して，高機能光素子の創成を目指しています．

フォトニッククリスタルファイバの可能性

PCF により光ファイバの新しい可能性を開く研究も進めています．PCF は，フォトニックバンドギャップを導波原理とするフォトニックバンドギャップ（PBG）ファイバと，全反射を導波原理とするホーリーファイバに大別され，それぞれの特徴を活かした応用が考えられます．

PCF の導波構造を形成するうえでの大きな利点は，屈折率分布をつけるためのドーパントが不要なことです．また，大きな構造分散を実現できるため，石英ガラス以外の素材でも，光通信波長帯に合った波長分散特性を実現できます．その結果，素材の合成を導波路素子の作製に結び付けやすくなりました．

PCF と光機能材料を組み合わせることで，光素子の特性を飛躍的に向上させることが可能です．これにより，光機能素子の研究にブレークスルーをもたらすことを期待しています．