九州大学ら、ポリマー光変調で112Gbpsの光伝送に成功：1.5Vの低電圧でも動作し省電力

九州大学は、新たに開発した電気光学ポリマー光変調器を用い、極めて高速な光データ伝送に成功した。デバイスの熱安定性と低電圧駆動を実現した。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

熱安定性などの課題もクリア

　九州大学先導物質化学研究所の横山士吉教授らによる研究グループは2018年5月、新たに開発した電気光学ポリマー光変調器を用い、極めて高速な光データ伝送に成功したと発表した。これまで課題となっていた熱安定性などもクリアした。

　研究グループは、爆発的に増大する情報通信量への対応策として、電圧を印加すると光の屈折率が変化する電気光学ポリマーを用いた光変調器の活用に注目してきた。今回は、優れた電気光学特性と熱安定性を持つポリマーを日産化学工業と、超高速光変調器モジュールをアダマンド並木精密宝石と、それぞれ開発した。

電気光学ポリマーを用いた超高速光変調器の概要 出典：九州大学、科学技術振興機構（JST）

　新たに合成したポリマーは、ニオブ酸リチウムなどの無機結晶に比べて、変調速度が2〜3倍速い電気光学特性を持ち、低電圧で光変調を行えることが分かった。これまでに、電気光学ポリマーは100GHz以上の応答特性を持つことが理論的に示されているという。

　今回行った光伝送の実験でも、OOK（On-Off-Keying）方式で56Gビット/秒（bps）の光信号を、PAM（Pulse-Anplitude Modulation）-4方式では112Gbpsの光信号を、それざれ発生することに成功した。動作電源電圧は1.5Vである。しかも、合成した電気光学ポリマーはガラス転移温度が180℃以上であり、光変調器の熱安定性といった課題も解決することができたという。

今回作製した電気光学ポリマー光変調器の写真と光変調特性。右側上がOOK、右側下がPAM-4の信号波形 出典：九州大学、JST

　研究グループは、「超高速で省電力、熱安定性を兼ね備えたポリマー光変調器を実現したのは世界で初めて」と話す。これまで、100Gビットを超える光信号の発生には、複数の変調チップを並列で用いる方式で対応してきた。開発した電気光学ポリマーを用いれば、1チップで100Gビットを超える高速化を実現できる。簡便な塗布技術で作製するポリマー光変調器は、シリコン光集積技術との融合も可能だという。