      
「光」の技術は，現代社会のあらゆる面で欠かすことのできないものとなっています．当研究室では，通信や計測に役立たせるための光デバイス・システムの研究をおこなっています．
光導波路は，数百nm〜数μm角程度の小さな断面内に光を閉じ込めて伝搬させるものです．光導波路を用いると，様々な光学特性をもたせた「光回路」が実現できます．当研究室では，光回路を利用した小型かつ高性能な光集積デバイスの実現を目指し，主に設計からのアプローチによる研究をおこなっています．また，小型化・高性能化のみならず，「光回路を用いる」という点を最大限に利用することを考えていきます．すなわち，複雑な多光束干渉を小さな寸法内に実現できる光回路の特長を最大限に活かした，これまでに無い光デバイスの実現を目指しています．
光回路を用いた光集積デバイスは，光通信システムで重要な役割を果たしています．当研究室では，高性能・高機能な光通信用デバイスの実現を目指しています．
図1 位相補正による光通信用フィルタの分散補償
関連論文：
K. Maru and Y. Fujii, "Reduction of chromatic dispersion due to coupling for synchronized-router-based flat-passband filter using multiple-input arrayed waveguide grating," Opt. Express 17(24), 22260-22270 (2009).
K. Maru, T. Mizumoto, and H. Uetsuka, "Demonstration of flat-passband
multi/demultiplexer using multi-input arrayed waveguide grating combined
with cascaded Mach-Zehnder interferometers," J. Lightwave Technol.
25(8), 2187-2197 (2007).
K. Maru, T. Chiba, K. Tanaka, S. Himi, and H. Uetsuka, "Dynamic gain
equalizer using hybrid integrated silica-based planar lightwave circuits
with LiNbO3 phase shifter array," J. Lightwave Technol. 24(1), 495-503 (2006).
ほか
光回路は，光通信以外にもさまざまな用途に応用できます．光を用いた速度計測装置に光回路技術を適用することで，これまで大きくかさばっていた装置を非常にコンパクトにできます．
図2 速度計測装置のコンパクト化の例
関連論文：
K. Maru, H. Watanabe, K. Yamashita, R. Matsuda, and K. Nakatsuhara, "Proposal
and design of integrated probe based on silicon photonics for laser Doppler
cross-sectional velocity distribution measurement," Jpn. J. Appl.
Phys. 57, 08PE02 (2018).
K. Maru, K. Kobayashi, and Y. Fujii, "Multi-point differential laser
Doppler velocimeter using arrayed waveguide gratings with small wavelength
sensitivity," Opt. Express 18(1), 301-308 (2010).
K. Maru and Y. Fujii, "Integrated wavelength-insensitive differential laser Doppler velocimeter using planar lightwave circuit," J. Lightwave Technol. 27(22), 5078-5083 (2009).
ほか
光回路は一般に基板上への導波路材料堆積，導波路パターン形成，エッチング，クラッド形成等のプロセスを経て製作されます．プロセス中で生じた製作誤差は，理想的な光学特性からの劣化を招きます．もし設計段階でどの程度の特性劣化が生じるかを予測できれば，設計の改良や製造歩留の予測に役立ち，より現実に近いネットワークシミュレーションも可能になります．当研究室では，製作誤差の影響を考慮した光回路モデリング方法を検討しています．
図3 位相誤差を考慮した光通信用フィルタ透過特性計算の例
関連論文：
K. Maru, "Statistical modeling for estimating chromatic dispersion
in filters using arrayed waveguide gratings with random phase errors,"
J. Lightwave Technol. 31(14), 2376-2385 (2013).
K. Maru, "Performance analysis of a synchronized-router-based flat-passband
filter using multiple-input arrayed waveguide grating with phase errors,"
J. Lightwave Technol. 29(13), 1965-1974 (2011).
ほか
レーザドップラー速度計は，高性能なカメラや複雑な画像処理を用いずに高い空間分解能で非接触かつ精密に速度を計測できるという特長をもち，流体や移動物体を扱うさまざまな分野で重要な役割を果たしています．この速度計の原理は成熟したものですが，これまでのものでは速度分布や速度ベクトルを計測しようとすると大規模な装置となってしまいます．当研究室では，レーザドップラー速度計の原理を応用し，小型なプローブとして扱うことができ，速度分布や速度ベクトルを精密に計測できる使い勝手の良い装置の実現を目指しています．
図4 速度分布計測結果の例
LDVによる速度計測の例（動画約15秒）
関連論文：
K. Maru, S. Katsumi, and R. Matsuda, "Nonmechanical compact probe for cross-sectional velocity measurement based on differential laser Doppler velocimetry," Rev. Sci. Instrum. 88(4), 045001 (2017).
K. Maru and K. Watanabe, "Cross-sectional laser Doppler velocimetry
with nonmechanical scanning of points spatially encoded by multichannel
serrodyne frequency shifting," Opt. Lett. 39(1), 135-138 (2014).
K. Maru and T. Hata, "Nonmechanical scanning laser Doppler velocimeter
for cross-sectional two-dimensional velocity measurement," Appl. Opt.
51(34), 8177-8183 (2012).
K. Maru, "Axial scanning laser Doppler velocimeter using wavelength
change without moving mechanism in sensor probe," Opt. Express 19(7),
5960-5969 (2011).
ほか
・ 広視野ディジタルホログラフィ
・ 屈折率測定用導波路型光デバイス
・ ビーム制御用導波路型回折光学デバイス
・ 光導波路最適設計法
・ ファイバブラッググレーティングを用いた振動計測
・ 空間−時間変換を用いた精密計測
・ 光干渉計を用いた動的力精密計測の応用
・ 車載用LiDAR応用
|
|
