2025/03/14 更新

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ツボカワ マコト
坪川 信
所属
理工学術院 大学院情報生産システム研究科
職名
教授
学位
工学博士 ( 北海道大学 )

経歴

  • 2010年09月
    -
    継続中

    早稲田大学

  • 2023年04月
    -
    2024年02月

    University of California, Davis   Electrical and Computer Engineering   Visiting Scholar (professor)

  • 2002年07月
    -
     

    日本電信電話(株)

  • 2000年07月
    -
     

    東日本電信電話(株)

  • 1984年04月
    -
     

    日本電信電話公社 現日本電信電話(株)

学歴

  • 1982年04月
    -
    1984年03月

    北海道大学   工学研究科   応用物理学  

  • 1977年04月
    -
    1981年03月

    北海道大学   工学部   応用物理学  

所属学協会

  •  
     
     

    OSA

  •  
     
     

    IEEE

  •  
     
     

    電子情報通信学会

研究分野

  • 通信工学 / 計測工学 / 電子デバイス、電子機器

研究キーワード

  • 光ファイバ、光計測、光センシング、光ネットワーク、光デバイス

 

論文

  • Mode-coupling distribution in polarization-maintaining fibers

    T. Higashi, M. Tsubokawa, Y. Sasaki

    Proc. Conference on Lasers and Electro-Optics     paper WL3 - paper WL3  1987年  [査読有り]

  • 伝搬光の偏光状態に及ぼす振動性外力の影響

    T. Higashi, M. Tsubokawa, S. Seikai

    Trans. IEICE Japan   J70-C ( 2 ) 152 - 160  1987年  [査読有り]

    CiNii

  • コヒーレント光伝送における偏波保持ファイバのモード結合の評価法

    T. Higashi, M. Tsubokawa, Y. Sasaki, S. Seikai

    Trans. IEICE Japan   J70-B ( 10 ) 1140 - 1148  1987年  [査読有り]

    CiNii

  • コヒーレント光伝送における伝搬信号光の評価法

    T. Higashi, M. Tsubokawa, N. Shibata, S. Seikai

    Trans. IEICE Japan   J70-B   307 - 315  1987年  [査読有り]

  • Evaluation method of mode coupling in polariza¬tion-maintaining fiber for coherent transmission

    T. Higashi, M. Tsubokawa, S. Seikai

    Electron. & Commun. Jpn   J70-B   1140 - 1148  1987年  [査読有り]

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書籍等出版物

  • Proceedings of the 2nd International Conference on Photonics, Optics and Laser Technology Revised Selected Papers

    P.A. Ribeiro, M. Raposo( 担当: その他)

    Springer Proceedings in Physics  2016年 ISBN: 9783319273198

  • The Distributed Fibre Optic Sensing Handbook

    J. P. Dakin( 担当: その他)

    IFS Publications  1990年 ISBN: 354019603X

講演・口頭発表等

  • Cost Analysis for the Migration/Upgrade of the Senegalese GPON Network Toward NGOA Networks

    M. Diop, M. Tsubokawa

    IEICE, Technical Report (OFT)   IEICE  

    発表年月: 2020年10月

  • ナノサイズ光スポット伝送に向けたボウタイスロット構造を有するシリコン光ファイバの提案

    盛 愛国, 坪川 信

    電子通信学会技術報告 OFT   (倉敷)  IEICE  

    発表年月: 2018年11月

  • 空間符号化を用いたマルチコア光ファイバ伝送におけるコア間電力結合抑制の一検討

    坪川 信, 王 一州, 劉 安捷

    電子通信学会 技術報告 OFT   (那覇)  IEICE  

    発表年月: 2018年02月

  • MIM導波路を用いたT型光結合器の評価と90°光ハイブリッドへの応用

    孔德卿, 坪川信, 陳 霖

    電子情報通信学会 研究技術報告(OFT)   (千歳)  IEICE  

    発表年月: 2016年08月

  • 誘電体スロット導波路とメタルスロット導波路の接続特性の検討

    D. Kong, 坪川信

    電子情報通信学会技術報告会, OFT   IEICE  

    発表年月: 2015年11月

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 極微細レーザ描画、加工のための光プローブの研究

    日本学術振興会  科学研究費助成事業

    研究期間:

    2020年04月
    -
    2023年03月
     

    坪川 信

     概要を見る

    微細加工や回路描画装置、医療メス等にレーザ光プローブが用いられる。通常、微細度がナノレベルに近づくと光の回折制限により、光スポットの分解能は1/4波長程度に制限を受けるため、更なる微細化には通常の赤外や可視域ではなく、極端紫外光や電子線の利用が必然となる。問題克服には低損失で極微な光スポットが形成できる誘電体プローブが有効であり、そのプローブ出射後の回折拡がりを抑制する新しいアイデアが必要である。本研究では、通常の波長域でナノサイズのレーザ光スポットが形成でき、出射後の回折拡がりの抑制効果を持つ導波路構造を探求し、新たなデバイスへの応用に向けた提案を行う

  • フォトニックテクスタイルの受光効率改善に関する研究

    日本学術振興会  科学研究費助成事業

    研究期間:

    2013年04月
    -
    2016年03月
     

    坪川 信

     概要を見る

    第一は、光スラブ導波路に散乱層を設けたモデル及び外部形状を変形させたモデルにおける側面入射光に対する受光効率の改善と構造最適化である。第二は、性能改善のための円筒光ファイバをベースとした集光器モデルの提案であり、構造条件の最適化から、数mで1%-10%程度の効率を得た。次に光ファイバの柔軟性を活かす用例として直径が数mの円形状の無指向性光受光器が可能なことを提示した。さらに、別な応用例として光源を内蔵する光プローブ構造を提案し、光ファイバ周囲に分布する物体検出の可能性を示した。最後に光プローブをナノサイズとした導波路構造とその伝搬評価を行い、高効率な伝達効率が得られる構造を提案した

  • ユビキタス通信の高信頼化に向けたネットワークアーキテクチャに関する研究

    研究期間:

    2010年
    -
    2011年
     

Misc

  • 誘電体スロット導波路とメタルスロット導波路の接続特性の検討 (光ファイバ応用技術)

    孔 徳卿, 坪川 信

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   115 ( 306 ) 9 - 14  2015年11月

    CiNii

  • 誘電体スロット導波路とメタルスロット導波路の接続特性の検討 (放送技術)

    孔 徳卿, 坪川 信

    映像情報メディア学会技術報告 = ITE technical report   39 ( 41 ) 31 - 36  2015年11月

    CiNii

  • 誘電体スロット光導波路を用いたナノ光プローブの検討 (光ファイバ応用技術)

    坪川 信, KONG Deqing

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   115 ( 44 ) 11 - 16  2015年05月

    CiNii

  • B-13-8 Study on spatial mode conversion by in-line phase shifting in slab waveguides

    Chen Xiangyu, Tsubokawa Makoto

    電子情報通信学会総合大会講演論文集   2013 ( 2 ) 473 - 473  2013年03月

    CiNii

  • B-13-33 側方入射光に対する光導波路構造の基礎検討(B-13.光ファイバ応用技術)

    立山 信成, 坪川 信

    電子情報通信学会総合大会講演論文集   2013 ( 2 ) 498 - 498  2013年03月

    CiNii

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現在担当している科目

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担当経験のある科目(授業)

  • 光ファイバ工学

    早稲田大学  

    2010年11月
    -
    継続中
     

  • 光ファイバ応用計測学

    早稲田大学  

    2010年10月
    -
    継続中
     

  • 光通信方式

    早稲田大学  

    2010年10月
    -
    継続中
     

  • 物理数学特論

    北九州工業高等専門学校  

    2020年10月
    -
    2021年09月
     

  • 信号処理

    茨城大学  

    1999年04月
    -
    2000年03月
     

 

特別研究期間制度(学内資金)

  • 微細径光ファイバ応用の研究

    2023年04月
    -
    2024年02月

    アメリカ合衆国   カリフォルニア大学デービス校

学内研究所・附属機関兼任歴

  • 2022年
    -
    2024年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

特定課題制度(学内資金)

  • 多様な生体分子形状モデルに対する光ピンセット作用の分析

    2024年   Feng Weinan

     概要を見る

    本特定課題研究での主たる成果と支出経費について、以下報告する。本課題では、ナノサイズ微粒子の捕捉及び輸送を実現する光ピンセットに利用する高強度光ビームスポット形成法と適応可能な光導波路構造の解析を行った。従来、ナノサイズ領域への効率的な光閉じ込めには金属膜のプラズモニック構造が数多く適用されてきているが、熱問題等の観点から非金属材料が望まれており、我々は光ファイバ先端に非金属材料の微細なSiコーンを付着した構造を提案した。通常、コーン形状のような光導波路では、内径が小さくなるにつれ、伝搬モードフィールドが拡大し、エバネッセント波の拡がりが光スポット径を拡大させてしまう。我々は、コーン内部に最低次のTMモードだけを結合させる方法でこの問題を解決した。コーン内部のTMモード光は、高屈折率コントラストなSiコーンと外部空気層との境界領域において電界強度増強が生じ、かつコーン円周方向に連続分布する電界成分がコーン先端の近接領域でコヒーレントに重なり強め合う効果を生じさせ、結果として、光スポットピークが入射光強度の1000倍に及び、わずか約0.5 nm x 0.5 nmの空間光スポット形成が可能なことをシミュレーションにより示した。本データは従来報告を凌駕するものであり、かつ、デバイス自体がSiという一般的な材料と比較的単純な形状からなるため、実用にも寄与しうるものと考える。詳細は米国での国際会議に登録された。上記の他、微粒子径や形状での移送によるソーティングのための平面導波路構造の提案と評価、及び、フォトニック結晶光ファイバ構造を利用した液体屈折率測定の関連研究を実施し、内容は大学内の修士論文として報告した。研究に関する予算50万円の用途に関しては、35万円を計算に用いるシミュレーションソフトウェア年間利用ライセンス、14万円を学会参加費、残りを事務用品で使用した。

  • 半導体光検出器及びレーザに適用する光メタ格子の研究

    2024年   Feng Weinan

     概要を見る

    本特定課題研究での主たる成果と支出経費について、以下報告する。本課題では、半導体光検出器(PD)や半導体レーザ(LD)にメタ格子偏向器を具備することで期待される広波長域で高感度なPIN-PDや面発光機能を持つLDの構造の提案を目指している。これまでの研究ではメタ表面によるSi-PD内での量子効率改善は確認できているが、メタ表面による回折光角度の不足と1次回折光へのパワー集中効率が不十分であったため、新たなメタ表面構造が求められた。これを改善するため、今回は、SiとSiO2からなる傾斜周期格子構造を持つメタ表面を新たに設計し、薄い吸収層上部に配置することで、回折効率と回折角の拡大を実現した。その結果、PDへの垂直入射光は回折と内部全反射効果により、吸収層内部の横導波モードに変換・結合され(Guided-Mode-Resonance)、吸収層内の光子寿命が大幅に拡大した。例えば、このメタ表面を付与した3次元のSi P-I-Nモデルの例では、僅か300 nm厚さの吸収層であっても、波長1 µmにおいて約30%の光吸収率が得られた。これはメタ表面が無いフラットSiの場合の45倍の数値に相当し、従来報告を上回る改善効果である。今後、メタ表面構造の改善と共にLDへの適用を検討していく予定である。内容詳細は、学術誌に投稿し、掲載予定。本研究に関する予算30万円の用途に関しては、27.3万円を計算に用いるシミュレーションソフトウェア年間利用ライセンス、残りを計算機、事務用品で使用した。

  • 誘電体光プローブによるナノ微粒子制御の研究

    2023年  

     概要を見る

    光ピンセットと呼ばれるナノ粒子捕捉、移送は、レーザ 光がもたらす光力(散乱力と勾配力)に基づいているが、通常、勾配力は散乱力に比べて小さいため、安定した粒子捕捉や移送には、散乱力と均衡しうる勾配力が必要である。そのためにはナノサイズ空間内に光強度の急峻な変化を作り出し、かつその強度分布(ホットスポット)を空間移動することが要求される。従来、多くの事例ではプラズモニック導波路やフォトニック結晶構造を埋め込んだ複雑な光導波路が用いられてきたが、熱問題や製造困難など問題を有し、安定した捕捉や長距離粒子移送が実現されていなかった。我々は、全誘電体構造の高屈折率コントラストを持つボウタイコアマイクロ光ファイバが、ファイバ中心のナノサイズ領域に高い電界密度を発生することに着目し、微粒子がその領域に捕捉可能なことを示した。さらにレーザ波長もしくは入射角条件を変えることにより、長手方向に現れるホットスポット位置をシフトする手法を提案し、100 μmを超える双方向微粒子移送が実現できることを示した。また、従来、捕捉や移送が困難であった周囲溶液より低い低屈折率粒子に対しても、移送を可能にする階段型光導波路構造を提案し、粒子屈折率によるソーティングの可能性を提示した。これら成果は学術誌、会議において発表された。

  • 光ファイバスコープの高密度コア配置法に関する研究

    2022年  

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    光ファイバスコープにおける画素となるコア間クロストーク(XT)抑制法を検討した。従来法と異なり、コアではなくクラッド部の屈折率をランダム分布とし、同一コア隣接時にも生じる伝搬定数差でXTが見込める。研究では基本評価として2コアの1D屈折率モデルを構築し、結合方程式による理論検討と共にFDTDシミュレーションを行った。結果、長さ方向での結合量の抑制傾向も得られたが、通常の結合長(数㎜程度)を上回るcm長レベルではXT抑制が困難と分かった。これは1Dランダム分布ゆえ、結合を招く対称な類似分布も現れることによる。ランダム屈折率の一部を固定値にするとXT抑制が生じることも確認できた。今後、2D屈折率分布での効果を確認する。

  • 空間多重伝送を適用する光リングネットワークアーキテクチャの研究

    2021年   Jing Jiang

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    昨年に継続し、光MIMOの適用拡大を目的とし、マルチコア光ファイバ(MCF)、空間多重伝送方式(SDM)に基づいたOADMベースの光リングネットワークにおけるプロテクション動作を検討した。今期は特にMCFやMCF内の一部光ファイバコアの切断箇所に依存した容量への影響を定量評価し、例えばコア間クロストークが比較的大きなMCFでは、予備コアへの切替やリングの逆伝搬などの切替が行われなくても、XTを利用した受信機ダイバーシティにより、瞬断無く通信を維持しうる可能性を示した。年度後半は、より現実的なコア配置や長さに依存したXT値を有するMCFモデルを用いた場合の解析も取組中である。成果は学術誌1件(昨年度投稿)、国際学会2件に投稿され、まとめとして本年度提出の博士学位論文(2021年11月承認)に反映された。

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