4GHz近傍における三角格子型二次元フォトニック結晶導波路に関する実験

摘要

現在，小型大規模集積回路の構成要素としてフォトニック結晶構造が注目されている．この構造を用いることにより，異なる波長の波を取り出す周波数フィルタや，光の分岐型導波路を容易に構成することが可能である．本研究では，三角格子構造を有するピラー型フォトニック結晶導波路，分岐型導波路，マッハツェンダー干渉計をスケールモデルにより構成し，4GHz帯近傍における伝搬特性の測定を行い，数値解析結果との比較からその妥当性を確認した．まず直線状導波路において，ベクトルネットワークアナライザによる伝搬軸に沿った位相測定から導波路内波長を明らかにした．次に分岐型導波路では，Y分岐導波路の各分枝導波路内にピラー型共振器を設置し，ポートごとに異なる波長の波を出力することに成功した．更にマッハツェンダー干渉計の測定では，各分枝部の伝搬距離を変化させて非対称型導波路を構成し，合波部での干渉により，特定の波長を透過させない波長阻止特性が得られた．また，CIP法によるシミュレーション結果は，測定結果とよく一致していた．%Photonic crystal, as a component of small-size and large-scale integrated optical circuits, has been attracting attention. Photonic band gap (PBG) due to its periodicity makes it possible to confine electromagnetic wave with limited wave number inside defect of the structure. Based on PBG, various kinds of components such as waveguides, branches, filters can be easily configured. In this report, we made scale models based on triangular lattice structure such as straight waveguide, Y-branch waveguides and Mach-Zehnder interferometers. Their characteristics were measured around 4GHz by vector network analyzer. First, in straight waveguide, the phase was measured to get dispersion characteristics. Secondly, Y-branch waveguide, in which cavities was set in each output branches, was measured. The extinction ratio of 30dB was obtained. Finally, Mach-Zehnder interferometers with symmetric/asymmetric structure were measured. For asymmetric structure, the output was below -30dB. This suggests that the structure is applicable for switch by controlling propagation length of branches. Comparison with numerical analysis by CIP method had shown in good correspondence with all of measurements.