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公開番号2024066443
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-15
出願番号2023139300
出願日2023-08-29
発明の名称フォトニックアセンブリ
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類G02F 1/035 20060101AFI20240508BHJP(光学)
要約【課題】伝搬損失を最小限に抑えながらも速いスイッチング速度を提供することができるプラットフォームを提供するフォトニックアセンブリ。
【解決手段】フォトニックアセンブリ100は、第1の基板を備える第1の部分120と、第2の基板を備える第2の部分130と、を備える。フォトニックアセンブリは、複数の受動フォトニック素子および位相変調器を備える干渉計を備え、位相変調器110は、第2の部分上に設けられ、複数の受動フォトニック素子は、第1の部分上に設けられる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
第1の基板を備える第1の部分と、
第2の基板を備える第2の部分と、
複数の受動フォトニック素子および位相変調器を備える干渉計と、
を備え、
前記位相変調器は、前記第2の部分上に設けられ、
前記複数の受動フォトニック素子は、前記第1の部分上に設けられる、フォトニックアセンブリ。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記位相変調器は、電気光学位相変調器である、請求項1に記載のフォトニックアセンブリ。
【請求項3】
前記複数の受動フォトニック素子は、1つまたは複数の導波路を備え、前記干渉計は、前記第2の部分上に設けられた1つまたは複数のさらなる導波路をさらに備え、前記1つまたは複数の導波路のうちの少なくとも1つは、前記1つまたは複数のさらなる導波路のうちの少なくとも1つに結合される、請求項1に記載のフォトニックアセンブリ。
【請求項4】
前記干渉計は、第1の光路および第2の光路を備え、
前記複数の受動フォトニック素子は、第1のカプラ、第2のカプラ、および遅延線を備え、
前記第1のカプラは、前記干渉計の入力を、前記第1の光路の入力および前記第2の光路の入力に結合し、
前記第2のカプラは、前記第1の光路の出力と前記第2の光路の出力とを結合し、
前記遅延線は、前記第1の光路に設けられるか、または前記第2の光路に設けられる、
請求項1に記載のフォトニックアセンブリ。
【請求項5】
前記位相変調器は、前記第2のカプラの出力に設けられる、請求項4に記載のフォトニックアセンブリ。
【請求項6】
前記位相変調器は、前記第1の光路に設けられ、前記干渉計は、前記第2の部分上に設けられたさらなる位相変調器をさらに備え、前記さらなる位相変調器は、前記第2の光路に設けられる、請求項4に記載のフォトニックアセンブリ。
【請求項7】
光源をさらに備え、
前記光源の出力は、前記干渉計の前記入力に結合され、
前記光源は、前記第2の部分上に設けられるか、または前記光源は、第3の部分上に設けられる、
請求項5に記載のフォトニックアセンブリ。
【請求項8】
前記位相変調器は、前記第1のカプラの入力に設けられる、請求項4に記載のフォトニックアセンブリ。
【請求項9】
少なくとも1つの光検出器をさらに備え、
前記少なくとも1つの光検出器は、前記干渉計の出力に結合され、
前記少なくとも1つの光検出器は、前記第2の部分上に設けられるか、または前記少なくとも1つの光検出器は、第3の部分上に設けられる、
請求項6に記載のフォトニックアセンブリ。
【請求項10】
前記干渉計は、第1の光路および第2の光路を備え、
前記複数の受動フォトニック素子は、第1のカプラおよび第2のカプラを備え、
前記第1のカプラは、前記干渉計の入力を、前記第1の光路の入力および前記第2の光路の入力に結合し、
前記第2のカプラは、前記第1の光路の出力と前記第2の光路の出力とを結合し、
前記位相変調器は、前記第1の光路に設けられる、
請求項1に記載のフォトニックアセンブリ。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本明細書に記載の実施形態は、フォトニックアセンブリに関する。
続きを表示(約 2,900 文字)【背景技術】
【0002】
量子鍵配送(QKD)とは、多くの場合「アリス」と呼ばれる送信機と多くの場合「ボブ」と呼ばれる受信機の二者間での暗号鍵の共有をもたらす技法である。この技法の魅力は、多くの場合「イブ」と呼ばれる承認されていない盗聴者に、鍵の一部が知られた可能性があるかどうかのテストを提供するということである。量子鍵配送の多くの形態で、アリスとボブは、ビット値を符号化するための2つ以上の非直交基底を使用する。量子力学の法則によれば、イブが各々の符号化基底を事前に知ることなく光子を測定すると、一部の光子の状態の変化を不可避的に引き起こすとされている。これらの光子の状態の変化により、アリスとボブとの間で送られるビット値に誤りが生じることになる。したがって、それらの共通のビット列の一部を比較することによって、アリスとボブは、イブが情報を得たかどうかを決定することができる。
【0003】
単一光子などの符号化された単一量子によって情報が送信機と受信機との間で送られる量子通信システムにおいて、QKD方式が実装される。量子通信システムにおける送信機および受信機は、量子状態の符号化および復号を実装するために干渉計を利用する。
【0004】
次に実施形態について、添付図面を参照して例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【0005】
図1は、1つの実施形態に係る符号化フォトニックアセンブリの概略図である。
図2は、1つの実施形態に係る符号化フォトニックアセンブリの概略図である。
図3は、1つの実施形態に係る復号フォトニックアセンブリの概略図である。
図4は、1つの実施形態に係る符号化または復号フォトニックアセンブリの概略図である。
図5は、1つの実施形態に係る符号化または復号フォトニックアセンブリの概略図である。
図6は、1つの実施形態に係る符号化フォトニックアセンブリの概略図である。
図7は、1つの実施形態に係る符号化フォトニックアセンブリの概略図である。
図8は、1つの実施形態に係る復号フォトニックアセンブリの概略図である。
図9は、1つの実施形態に係る復号フォトニックアセンブリの概略図である。
図10は、1つの実施形態に係る強度変調器フォトニックアセンブリの概略図である。
図11は、1つの実施形態に係る強度変調器フォトニックアセンブリの概略図である。
図12は、1つの実施形態に係るサニャック干渉計を含むフォトニックアセンブリの概略図である。
図13は、1つの実施形態に係る偏光素子を備えるフォトニックアセンブリの概略図である。
図14は、1つの実施形態に係る反射器素子を備えるフォトニックアセンブリの概略図である。
図15Aは、本明細書に記載の実施形態に係る異なる位相変調器配置構成の概略図である。
図15Bは、マッハツェンダ干渉計を例示する。
図16Aは、本明細書に記載の実施形態に係る光入力および光出力の配置構成を有するフォトニックアセンブリの概略図を例示する。
図16Bは、本明細書に記載の実施形態に係る光入力および光出力の配置構成を有するフォトニックアセンブリの概略図を例示する。
図16Cは、本明細書に記載の実施形態に係る光入力および光出力の配置構成を有するフォトニックアセンブリの概略図を例示する。
図16Dは、本明細書に記載の実施形態に係る光入力および光出力の配置構成を有するフォトニックアセンブリの概略図を例示する。
図16Eは、本明細書に記載の実施形態に係る光入力および光出力の配置構成を有するフォトニックアセンブリの概略図を例示する。
図16Fは、本明細書に記載の実施形態に係る光入力および光出力の配置構成を有するフォトニックアセンブリの概略図を例示する。
図17は、一実施形態に係る量子通信システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
一実施形態では、フォトニックアセンブリが提供され、本フォトニックアセンブリは、
第1の基板を備える第1の部分と、
第2の基板を備える第2の部分と、
複数の受動フォトニック素子および位相変調器を備える干渉計と、
を備え、
位相変調器は、第2の部分上に設けられ、
複数の受動フォトニック素子は、第1の部分上に設けられる。
【0007】
フォトニックアセンブリは、速いスイッチング速度で能動フォトニックコンポーネントを動作させながら損失を最小限に抑える干渉計を有するフォトニック集積回路を提供する。フォトニックアセンブリは、ハイブリッドフォトニックアセンブリであり、少なくとも1つの第1のフォトニックコンポーネントを備える第1の部分と、少なくとも1つの第2のフォトニックコンポーネントを備える第2の部分とを備える。少なくとも1つの第1のフォトニックコンポーネントは、導波路、カプラ、および遅延線などの受動フォトニック回路素子を含み、第1の部分上に形成される。少なくとも1つの第2のセットのフォトニックコンポーネントは、高速位相変調器を含み、第2の部分上に形成される。
【0008】
受動フォトニック素子および位相変調器は、異なる機械加工およびツールを用いて、異なる製作工程を経て製造される。受動フォトニック素子および位相変調器はまた、異なる材料を使用して形成され得る。フォトニックアセンブリの異なる部分上に受動素子および高速位相変調器を設けることによって、各部分を別個に製造することができる。これにより、より効率的かつ迅速な製造工程がもたらされる。
【0009】
さらに、フォトニックアセンブリの各部分の製造および構造を独立して最適化することができる。第1の部分および第1の部分上の受動フォトニック素子の製作を、受動フォトニック回路素子による伝搬損失を最小限に抑えるように最適化することができる。これとは別個に、第2の部分および第2の部分上の位相変調器の製作を、位相変調器が速い応答時間で動作することを可能にするとともに変調構成をより速い速度で(例えば、GHzまたはそれより高速に)切り替えることができるように最適化することができる。
【0010】
そのため、独立して最適化された部分から組み立てられたフォトニックアセンブリ上の干渉計は、より速い変調器スイッチング速度のために最適化された単一部分上にすべての干渉計素子を有する干渉計と比較して、より低い伝搬損失で動作する。組み立てられたフォトニックアセンブリはまた、低い伝搬損失のために最適化された単一部分上にすべての干渉計素子を有するように形成された干渉計よりも速いスイッチング速度で動作することができる。
(【0011】以降は省略されています)

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