2023年03月, 電子情報通信学会, 学術奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤孝憲

2018年09月, 電子情報通信学会, エレクトロニクスソサイエティ学生奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤孝憲

2018年03月, 電子情報通信学会北海道支部, 平成29年度北海道支部学生奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤孝憲

2016年02月, The 2015 IEEE Sapporo Section Encouragement Award　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤孝憲

Random Polarization-Mode Coupling Effects in Heterogeneous Multi-Core Fibers With Different Cladding Diameters
Gustavo Ocampo, Takanori Sato, Mayu Iizuka, Kunimasa Saitoh
Journal of Lightwave Technology, 42, 16, 5674, 5680, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2024年08月15日, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Design of a mode-dependent-loss controller using a long-period fiber grating with coating material for a 2LP-mode transmission system
Takumi Kimura, Takanori Sato, Masaki Wada, Takayoshi Mori, Taiji Sakamoto, Ryota Imada, Takashi Matsui, Kazuhide Nakajima, Kunimasa Saitoh
Journal of the Optical Society of America B, 41, 9, 1960, 1960, Optica Publishing Group, 2024年08月08日, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）, We designed a mode equalizer to handle mode-dependent loss (MDL) in mode division multiplexing systems. The proposed equalizer is based on a step-index long-period fiber grating (LPFG) and designed to attenuate the LP₀₁ core mode while providing high transmission of the LP₁₁ core mode. For a practical fiber design, we assumed a coating material with a higher refractive index than the cladding. Consequently, numerous leaky cladding modes should be analyzed. This study focuses on identifying the optimal core parameters to efficiently equalize MDL.

Optical Mode Multiplexer Using LiNbO₃ Asymmetric Directional Coupler Enabling Voltage Control for Phase-Matching Condition
Shotaro YASUMORI, Seiya MORIKAWA, Takanori SATO, Tadashi KAWAI, Akira ENOKIHARA, Shinya NAKAJIMA, Kouichi AKAHANE
IEICE Transactions on Electronics, E107.C, 5, 146, 149, Institute of Electronics, Information and Communications Engineers (IEICE), 2024年05月01日, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

A silicon mode multiplexer based on the three-stage cascaded wavelength insensitive coupler for MDM-WDM transmission system
Kodai Nakamura, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
IEICE Electronics Express, 21, 7, 20240065, 20240065, Institute of Electronics, Information and Communications Engineers (IEICE), 2024年04月10日, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Tunable O-band high-tolerance silicon mode multiplexer based on phase-mismatched asymmetric directional couplers
Kodai Nakamura, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
Journal of the Optical Society of America B, 41, 5, 1106, 1106, Optica Publishing Group, 2024年04月09日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Small silicon-on-insulator (SOI)-based tunable O-band TE₀-TE₁ and TE₀-TE₂ mode multiplexers (MUXs) based on phase-mismatched asymmetric directional couplers (ADCs) are theoretically and experimentally demonstrated. We designed ADCs with an intentionally phase-mismatched coupling region to suppress wavelength dependence and improve fabrication error tolerance. The fabricated O-band TE₀-TE₂ mode MUX can maintain more than −0.71dB transmission by heating. Moreover, we proposed three-section tapered ADCs (3STADCs) divided into three regions. We theoretically show that the TE₀-TE₁ and TE₀-TE₂ mode MUXs based on the 3STADC have more than −0.28dB and −0.36dB transmission within ±10nm waveguide width fabrication error, respectively.

High tolerant design of athermal Si wavelength filter using Mach–Zehnder interferometer
Takanori Sato, Kengo Maeda, Yusuke Sawada, Takuya Mitarai, Takuo Hiratani, Takuya Okimoto, Tsutomu Ishikawa, Naoki Fujiwara, Hideki Yagi, Kunimasa Saitoh
Japanese Journal of Applied Physics, 63, 4, 04SP55, 04SP55, IOP Publishing, 2024年04月01日, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
研究論文（学術雑誌）, Abstract

A design method for the athermal Mach–Zehnder wavelength filter, which is available in the Si-on-insulator platform, is proposed. We can obtain much higher fabrication-tolerant characteristics by introducing a condition, minimizing the dependence of the waveguide width on the athermal condition, to the wavelength filter design. Our design has the arm waveguides divided into four sections, and each section is appropriately designed to exploit athermal characteristics. We also reveal the relationship between the arm length (corresponding to the footprint) and the waveguide width (relating to the propagation loss) from the formularized equations for the wavelength filter design. One example of the Mach–Zehnder interferometer filter designed by the proposed method has lower spectral shift characteristics less than 1 pm K⁻¹ entire C band even if the waveguide width errors occur, compared with the conventional design.

Strategies for DOA-DNN estimation accuracy improvement at low and high SNRs
Daniel Akira Ando, Toshihiko Nishimura, Takanori Sato, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Junichiro Hagiwara
IEICE Transactions on Communications, 1, 17, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2024年, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Variable Mode-Dependent-Loss equalizer based on Silica-PLC for Three-Mode transmission
Takayoshi Mori, Takeshi Fujisawa, Junji Sakamoto, Yoko Yamashita, Taiji Sakamoto, Ryota Imada, Ryoto Ima, Takanori Sato, Kei Watanabe, Ryoichi Kasahara, Toshikazu Hashimoto, Kunimasa Saitoh, Kazuhide Nakajima
Optical Fiber Technology, 81, 2023年12月, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）, We present a low-loss and compact silica-based planar lightwave circuit (PLC) mode-dependent loss (MDL) equalizer for three-mode transmission with a variable range of 2.5 dB. The proposed device utilizes a Mach-Zehnder interferometer (MZI) structure to selectively attenuate the LP01 mode while maintaining low insertion loss for the LP11a,b modes. We demonstrate that the device effectively reduces differential modal gain (DMG) in a three-mode transmission system. Additionally, we successfully equalize the pump-power dependence of the DMG in a two-LP mode erbium-doped fiber amplifier (EDFA) to less than 0.5 dB over the entire C-band. We also show that the variable range has a tradeoff relationship with the wavelength bandwidth, where too large a variable range results in non-negligible wavelength dependencies. Consequently, fixed equalizers are advantageous when large MDL compensation is required, while variable equalizers are effective for fine-tuning MDL of less than 1.2 dB.

Deep Neural Networks Based End-to-End DOA Estimation System
Daniel Akira ANDO, Yuya KASE, Toshihiko NISHIMURA, Takanori SATO, Takeo OHGANE, Yasutaka OGAWA, Junichiro HAGIWARA
IEICE Transactions on Communications, E106.B, 12, 1350, 1362, Institute of Electronics, Information and Communications Engineers (IEICE), 2023年12月01日, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Broadband design of silica-PLC mode-dependent-loss equalizer for 2LP-mode transmission systems
Takanori Sato, Masaki Wada, Takayoshi Mori, Taiji Sakamoto, Ryota Imada, Takashi Matsui, Kazuhide Nakajima, Kunimasa Saitoh
Optics Express, 2023年11月20日, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
研究論文（学術雑誌）

Performance Analysis of DNN-PCA for DOA Estimation with Three Radio Wave Sources
Daniel Akira Ando, Toshihiko Nishimura, Takanori Sato, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Junichiro Hagiwara
2023 22nd International Symposium on Communications and Information Technologies (ISCIT), IEEE, 2023年10月16日, ［査読有り］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Investigation of double-cladding heterogeneous step-index 2LP-mode multicore fiber with a two-ring layout
Zheyu Zhao, Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, Taro Iwaya, Yuto Sagae, Taiji Sakamoto, Takashi Matsui, Kazuhide Nakajima, Kunimasa Saitoh
Journal of the Optical Society of America B, 2023年10月01日, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

Smart Radio Environments with Intelligent Reflecting Surfaces for 6G Sub-Terahertz-Band Communications
Yasutaka OGAWA, Shuto TADOKORO, Satoshi SUYAMA, Masashi IWABUCHI, Toshihiko NISHIMURA, Takanori SATO, Junichiro HAGIWARA, Takeo OHGANE
IEICE Transactions on Communications, E106.B, 9, 735, 747, Institute of Electronics, Information and Communications Engineers (IEICE), 2023年09月01日, ［査読有り］, ［招待有り］
研究論文（学術雑誌）

Bayesian design of mosaic-based mode multiplexers for various wavelength bands
Takeshi Fujisawa, Takuya Mitarai, Takuya Okimoto, Naoya Kono, Naoki Fujiwara, Takanori Sato, Hideki Yagi, Kunimasa Saitoh
Optics Express, 31, 16, 26842, 26842, Optica Publishing Group, 2023年07月27日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Ultracompact mode multiplexers based on mosaic structure for various wavelength bands designed by Bayesian technique are investigated. C-, O-, and C + O band, TE₀-TE₁ 2-mode multiplexers can be designed with the same footprint, by only changing the mosaic-pattern, showing the great flexibility of mosaic-based devices. Bayesian direct binary search method is used for the design, and it is demonstrated that the Bayesian technique is superior to conventional design method in terms of the best-structure search for the same number of iterations. The designed devices are fabricated for Si-waveguide platform, and the proof-of-concept results are obtained. These results indicate that the mosaic-based devices are promising candidates for future compact optical transceivers.

Design of silica-PLC LP11 mode rotator based on adiabatic mode conversion
Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, Masaki Wada, Takayoshi Mori, Taiji Sakamoto, Ryota Imada, Takashi Matsui, Kazuhide Nakajima, Kunimasa Saitoh
Optics Express, 2023年07月17日, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
研究論文（学術雑誌）

Weakly Coupled Homogeneous 3-Mode 4-Core Fiber With Standard Cladding Diameter
Yuto Sagae, Takashi Matsui, Takayoshi Mori, Taiji Sakamoto, Taro Iwaya, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh, Kazuhide Nakajima
Journal of Lightwave Technology, 2023年06月15日, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）

サブテラヘルツ帯通信におけるマルチパスの遅延推定に基づくチャネル予測
望月大瑚, 西村寿彦, 佐藤孝憲, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 大鐘武雄
電子情報通信学会論文誌 B(Web), J106-B, 6, 361, 372, 電子情報通信学会, 2023年06月01日, ［査読有り］
日本語, 実用化に向けて研究が行われている第六世代移動通信(6G)においては，広帯域伝送が可能な100～300 GHzのサブテラヘルツ帯を利用することが想定されている．サブテラヘルツ帯は周波数が高いため，端末や周囲散乱体の移動速度が同じでもチャネルの変動が大きくなるが，未来の時刻におけるチャネルを予測することによってこの問題を軽減することが期待される．サブテラヘルツ帯ではマルチパス数が極めて少ないため，それらを分離して，各マルチパスの，未来の時刻における複素振幅の予測を行った後に再合成する手法（SOS法）が有効に機能すると考えられる．本論文では，ハイブリッド・ビームフォーミング構成の基地局を想定し，各サブアレーに入射するマルチパスを圧縮センシングアルゴリズムの一つであるFISTAにより遅延領域で分離を行うことで，チャネルを予測する手法を提案する．シミュレーションの結果，サブテラヘルツ帯ではチャネル予測が良好に機能し，正規化平均2乗誤差を-20 dB～-30 dB程度に抑えられることが示された．

Investigation of heterogeneous step-index 2LP-mode multi-core fibers based on a two-ring layout with standard cladding diameter
Zheyu Zhao, Yizhou Wang, Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, Kunimasa Saitoh
OPTICS CONTINUUM, 2, 5, 1137, 1147, Optica Publishing Group, 2023年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, The numerical results of the step-index 2LP-mode 6-core and 8-core multi-core fibers (MCFs) with 125-mu m cladding diameter and two-ring layout for C-band, show that the crosstalk less than -51 and -35 dB/km can be obtained respectively. It is revealed that the two-ring layout is adapted for improving the crosstalk and critical bending radius, also effective for few-mode MCFs as well as single-mode MCFs.(c) 2023 Optica Publishing Group under the terms of the Optica Open Access Publishing Agreement

Mode converter using bent and twisted coupled-multicore fibers for group delay spread reduction
Takanori Sato, Kazushi Homma, Takeshi Fujisawa, Yuto Sagae, Taiji Sakamoto, Takashi Matsui, Kazuhide Nakajima, Kunimasa Saitoh
Optical Fiber Technology, 2023年05月, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）

6-mode and 10-mode photonic lantern mode multi/demultiplexers based on silica planar lightwave circuit
Han Wang, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Takayoshi Mori, Taiji Sakamoto, Yoko Yamashita, Ryota Imada, Kazuhide Nakajima, Kunimasa Saitoh
OPTICS COMMUNICATIONS, 529, ELSEVIER, 2023年02月, ［筆頭著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）, We propose a 6-mode and 10-mode photonic lantern mode multiplexer based on two-and three-layer silica planar lightwave circuitry, respectively. The 6-mode multiplexer has transmission greater than -0.19 dB at a wavelength of 1550 nm for the E11, E21, E12, E22, E31, and E13 modes. The 10-mode multiplexer is designed to only excite selected modes (E11, E21, E12, E22, E31, E13, E32, E23, E41, and E14 modes), used for fiber transmission. Each mode has transmission greater than -1.15 dB, at a wavelength of 1550 nm.

Design of Three-Mode Dual-step Index Pure Silica Core Fiber with Low Differential Mode Delay and Low Loss Characteristics
Taro Iwaya, Yuto Sagae, Takayoshi Mori, Taiji Sakamoto, Takashi Matsui, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh, Kazuhide Nakajima
Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 12429, 2023年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, A 3-mode fiber with pure silica core and dual-step index profile is numerically investigated for realizing low DMD and low loss. We found a structure that minimizes DMD while maintaining the low loss property of the pure silica core. We also show that lower loss and larger MFD properties are restricted by the requirement for the micro-bending sensitivity.

Relationship between Polarization Mode Dispersion and Crosstalk in Heterogeneous Multi-core Fibers with Different Cladding Diameters
Gustavo Ocampo, Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, Mayu Nakagawa, Kunimasa Saitoh
2023 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition, OFC 2023 - Proceedings, 2023年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, We experimentally investigate the relationship between crosstalk and polarization mode dispersion (PMD) in two heterogeneous multi-core fibers with different cladding diameters. We observed that increasing the cladding diameter improves the crosstalk, but deteriorates the PMD.

Design of Double-Cladding Heterogeneous 2LP-Mode 6-Core Fiber with Two-Ring Layout
Zheyu Zhao, Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, Taro Iawaya, Yuto Sagae, Taiji Sakamoto, Takashi Matsui, Kazuhide Nakajima, Kunimasa Saitoh
2023 Opto-Electronics and Communications Conference, OECC 2023, 2023年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, Double-cladding heterogeneous 2LP-mode 6-core fibers (2LP-6CFs) with a two-ring layout are investigated. By optimizing core parameters in 125-μm cladding diameter, crosstalk in 2LP-6CF can be suppressed compared with that in heterogeneous 2LP-6CFs without double-cladding layer.

Proposal of an ultra-compact mode multiplexer using air-hole type photonic crystal waveguides
Han Wang, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
2023 Opto-Electronics and Communications Conference, OECC 2023, 2023年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, We propose an ultra-compact TE0-TE1 mode-division multiplexer based on air-hole photonic crystal waveguides. The longitudinal sizes are only 2.05 μm, which is 1/5 compared with that based on conventional Si-wire waveguides.

Proposal of 5-mode multiplexer using pillar type photonic crystal waveguides
Han Wang, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
28th Microoptics Conference, MOC 2023, 2023年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, We propose a 5-mode multiplexer based on 2D pillar square-lattice photonic crystal waveguides with Si pillar and air background. We then evaluated the performance of the device. The device can selectively excite 5 target modes (TE0, TE1, TE2, TE3, and TE4 modes) by choosing the input ports.

S+C+L Band Tapered Asymmetric Directional Coupler for Broadband Polarization Splitter-Rotator
Shin'Ei Ochiai, Takeshi Fujisawa, Kodai Nakamura, Takanori Sato, Makoto Okano, Kunimasa Saitoh
28th Microoptics Conference, MOC 2023, 2023年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, A broadband tapered asymmetric directional coupler based on Si waveguide for TE1 mode multiplexing was designed. It was fabricated for polarization splitter-rotator for future broadband digital coherent optical transmission system. Fabricated device exhibits broadband mode multiplexing operation with the insertion loss less than 1.9 dB over S+C+L band.

Wavelength insensitive three-mode directional coupler designed by wavefront matching method for broadband mode-dependent-loss equalizer
Ryoto Ima, Takeshi Fujisawa, Masaki Wada, Takayoshi Mori, Taiji Sakamoto, Ryota Imada, Takanori Sato, Takashi Matsui, Kazuhide Nakajima, Kunimasa Saitoh
28th Microoptics Conference, MOC 2023, 2023年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, A wavelength insensitive three-mode directional coupler for mode-dependent-loss (MDL) equalizer is proposed. By using powerful optimization method, the waveguide geometry is automatically obtained, and designed device exhibits almost wavelength independent operation. The proposed device is useful for constructing broadband MDL equalizer used in multiple-input-multipleoutput signal processing in mode-division-multiplexing transmission.

High Tolerant Design of Peltier-Free Si Wavelength Filter Using Mach-Zehnder Interferometer for DWDM Application
Kengo Maeda, Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, Takuya Mitarai, Takuo Hiratani, Takuya Okimoto, Tsutomu Ishikawa, Naoya Kono, Naoki Fujiwara, Hideki Yagi, Kunimasa Saitoh
28th Microoptics Conference, MOC 2023, 2023年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, High-Tolerant design of a Si wavelength filter using a Mach-Zehnder interferometer is proposed for Peltier-free and low power dissipation Si-photonics devices. Numerical results show that the proposed filter has a temperature dependence low enough for use in dense wavelength division multiplexing systems. It is less than 3 pm/K in the entire C-band, and the device has superior characteristics compared with one designed by the conventional method.

Design of PLC E31-E13 and E-LP tapered mode converters using fast quasiadiabatic dynamics
Han Wang, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Masaki Wada, Takayoshi Mori, Taiji Sakamoto, Ryota Imada, Takashi Matsui, Kazuhide Nakajima, Kunimasa Saitoh
IEICE Electronics Express, 20, 23, 2023年
研究論文（学術雑誌）, The previous PLC E31 and E13 mode converters employ linear tapered structures to fulfill the adiabatic coupling condition and achieve a high mode conversion efficiency, which requires long taper lengths. In this paper, we propose two types of PLC tapered structures that can be applied in different scenarios using fast quasiadiabatic dynamics. These structures enable mode conversions of E31-E13 modes, as well as E31-LP02 and E13LP21b modes, respectively. The E31-E13 mode converter can be reduced from the previous three-stage linear taper of 12000 µm to approximately 4000 µm in length. Similarly, the E31-LP02, E13-LP21b mode converter can be reduced from the previous two-stage linear taper of over 6000 µm to approximately 4000 µm in length.

A near-optimal stochastic MIMO signal detection with a mixture of t-distribution prior.
Junichiro Hagiwara, Kazushi Matsumura, Hiroki Asumi, Yukiko Kasuga, Toshihiko Nishimura, Takanori Sato, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane
CoRR, abs/2301.03196, 2023年
研究論文（学術雑誌）

Electro-optic Modulator with Tunable Multimode Interference Couplers Based on LiNbO$_{3}$ Waveguides and Optical Single-Sideband Modulation
Shotaro Yasumori, Takanori Sato, Keita Morimoto, Tadashi Kawai, Akira Enokihara, Shinya Nakajima, Atsushi Kanno
Journal of Lightwave Technology, 2023年
研究論文（学術雑誌）

Sub-Terahertz MIMO Spatial Multiplexing in Indoor Propagation Environments
OGAWA Yasutaka, UTSUNO Taichi, NISHIMURA Toshihiko, OHGANE Takeo, SATO Takanori
IEICE Transactions on Communications, E105.B, 10, 1130, 1138, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 2022年10月01日, ［査読有り］, ［招待有り］
英語, A sub-Terahertz band is envisioned to play a great role in 6G to achieve extreme high data-rate communication. In addition to very wide band transmission, we need spatial multiplexing using a hybrid MIMO system. A recently presented paper, however, reveals that the number of observed multipath components in a sub-Terahertz band is very few in indoor environments. A channel with few multipath components is called sparse. The number of layers (streams), i.e. multiplexing gain in a MIMO system does not exceed the number of multipaths. The sparsity may restrict the spatial multiplexing gain of sub-Terahertz systems, and the poor multiplexing gain may limit the data rate of communication systems. This paper describes fundamental considerations on sub-Terahertz MIMO spatial multiplexing in indoor environments. We examined how we should steer analog beams to multipath components to achieve higher channel capacity. Furthermore, for different beam allocation schemes, we investigated eigenvalue distributions of a channel Gram matrix, power allocation to each layer, and correlations between analog beams. Through simulation results, we have revealed that the analog beams should be steered to all the multipath components to lower correlations and to achieve higher channel capacity.

Mach-Zehnder Electro-optic Modulator with Multimode Interference Couplers of LiNbO3Waveguides for Single Sideband Modulation
Shotaro Yasumori, Anna Hirai, Takanori Sato, Keita Morimoto, Tadashi Kawai, Akira Enokihara, Shinya Nakajima, Atsushi Kanno
2022 IEEE International Topical Meeting on Microwave Photonics, MWP 2022 - Proceedings, 2022年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, We designed and evaluated 1×2 and 2×2 optical couplers using multimode interference (MMI) optical waveguides of Ti-diffused LiNbO3. A Mach-Zehnder electrooptic modulator (MZM) designed using those two MMI couplers as an optical power splitter and combiner was fabricated. Optical intensity modulation was achieved with a 50 dB extinction ratio. And the experimental results showed that the 2 ×2 MMI optical coupler could provide nearly equal power division with a 90° phase difference as a 90° hybrid. Next, we applied the MZM structure to the single sideband (SSB) modulation. 10 GHz microwave signals of 90° phase difference were fed to the modulation electrodes on the two arms of the MZM. The SSB modulation operation was confirmed from output light spectra, and the sideband suppression ratio of 39 dB was observed by miner adjustment of the optical phase bias.

Proposal of mosaic-based 2 × 2 3-dB couplers for prospective on-chip communication in mid-infrared wavelengths around 2.1  µm
Taichi Muratsubaki, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
Journal of the Optical Society of America B, 39, 9, 2522, 2522, Optica Publishing Group, 2022年09月01日, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）, We propose two types of mosaic-based 3-dB couplers for wavelengths around 2.1 µm. For type I, the proposed device provides excess loss of dB and imbalance of over the wavelength range from 2.06 to 2.14 µm. Compared with the standard multimode-interference-based 3-dB coupler, the imbalance is improved by . For type II, coupling length in the multimode-interference region is about three times shorter than the one based on multimode-interference theory. It provides excess loss of and imbalance of over the wavelength range from 2.06 to 2.14 µm. Both proposed devices show high fabrication tolerance to hole diameter variation. Especially for type II, the fabrication-tolerant direct binary search was effective to obtain such a structure. These mosaic-based 3-dB couplers will play an important role in highly integrated photonic circuits.

Parameter-Learned AMP for MIMO Signal Detection
Mari Miyoshi, Wakaba Tsujimoto, Toshihiko Nishimura, Takanori Sato, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Junichiro Hagiwara
2022 IEEE VTS Asia Pacific Wireless Communications Symposium (APWCS), IEEE, 2022年08月24日
研究論文（国際会議プロシーディングス）

An electro-optic full adder designed with coupled Si ring resonators for highly dense integration
Takanori Sato, Akira Enokihara
Results in Optics, 8, 100230, 100230, Elsevier BV, 2022年08月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）, 13264207

Mach-Zehnder Optical Modulator Integrated with Tunable Multimode Interference Coupler of Ti:LiNbO3Waveguides for Controlling Modulation Extinction Ratio
Anna Hirai, Yuichi Matsumoto, Takanori Sato, Tadashi Kawai, Akira Enokihara, Shinya Nakajima, Atsushi Kanno, Naokatsu Yamamoto
IEICE Transactions on Electronics, E105.C, 8, 385, 388, 2022年08月, ［査読有り］
研究論文（学術雑誌）, A Mach-Zehnder optical modulator with the tunable multimode interference coupler was fabricated using Ti-diffused LiNbO3. The modulation extinction ratio could be voltage controlled to maximize up to 50 dB by tuning the coupler. Optical single-sideband modulation was also achieved with a sideband suppression ratio of more than 30 dB.

Comparison of Scalar and Vector WFM Method Through the Design of High-Δ Waveguide Lenses
Yusuke Sawada, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
IEEE Photonics Technology Letters, 34, 10, 533, 536, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2022年05月15日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

A Novel Algorithm of Wavefront-Matching Method for Stable and Efficient Design of Si Waveguides
Yusuke Sawada, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
IEEE Photonics Technology Letters, 34, 7, 359, 362, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2022年04月01日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Direct-binary-search algorithm for fabrication-tolerant photonic-crystal-like subwavelength structures and its application to a four-mode waveguide crossing in 2 μm waveband
Taichi Muratsubaki, Takeshi Fujisawa, Yusuke Sawada, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
Japanese Journal of Applied Physics, 61, 4, 042003, 042003, IOP Publishing, 2022年04月01日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）, Abstract

A novel direct-binary-search algorithm for the design of fabrication-tolerant photonic-crystal-like subwavelength structures is proposed. In the proposed method, structures based on holes with different diameters are considered to enhance the device performance under diameter variation. The usefulness of the proposed method is demonstrated through the design of a fabrication-tolerant four-mode waveguide crossing in the 2 μm waveband. With the proposed method, the transmission of TE3 mode is increased by 4.9% (for diameter of 130 nm) and 9.5% (for diameter of 150 nm) on average of 15 samples, compared with the conventional direct-binary-search method. The designed device provides insertion losses of <0.87 dB and crosstalks of <−24 dB in spite of diameter variations of ±10 nm from the ideal diameter.

Silica-PLC based mode-dependent-loss equalizer for two LP mode transmission
Takeshi Fujisawa, Takayoshi Mori, Junji Sakamoto, Yoko Yamashita, Taiji Sakamoto, Ryota Imada, Ryoto Ima, Takanori Sato, Kei Watanabe, Ryoichi Kasahara, Toshikazu Hashimoto, Kazuhide Nakajima, Kunimasa Saitoh
Optics InfoBase Conference Papers, 2022年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, A mode-dependent-loss (MDL) equalizer based on silica-PLC is proposed for three-mode transmission and experimentally demonstrated for the first time. By selectively attenuating LP01-mode, 1.5-dB MDL equalization is demonstrated for the setup with large LP11-mode loss.

Compact Power Splitters with Mosaic-based Structure Designed by Bayesian Direct-binary-search Method
Takuya Mitarai, Takeshi Fujisawa, Takuya Okimoto, Naoya Kono, Naoki Fujiwara, Yusuke Sawada, Taichi Muratsubaki, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh, Hideki Yagi
OECC/PSC 2022 - 27th OptoElectronics and Communications Conference/International Conference on Photonics in Switching and Computing 2022, 2022年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, We report the first experimental demonstration of compact and low-loss 1×2 power splitters designed by Bayesian direct-binary-search method with arbitrary splitting ratio, which are comprised of photonic crystal-like mosaic structures on Si-photonic circuits.

Analysis of Crosstalk Dependence on Cladding Diameter in Heterogeneous Multi-core Fibers by Considering Polarization-mode Coupling Effects
Gustavo Ocampo, Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, Yoshimichi Amma, Kunimasa Saitoh
OECC/PSC 2022 - 27th OptoElectronics and Communications Conference/International Conference on Photonics in Switching and Computing 2022, 2022年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, We considered polarization-mode coupling to investigate crosstalk dependence on cladding diameter in heterogeneous multi-core fibers. Results showed different birefringence beat length and correlation length values on two fibers with different cladding diameters.

A 125-μm Cladding Diameter Uncoupled 3-mode 4-core Fibre with the Highest Core Multiplicity Factor
Yuto Sagae, Takashi Matsui, Taiji Sakamoto, Taro Iwaya, Takayoshi Mori, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh, Kazuhide Nakajima
2022 European Conference on Optical Communication, ECOC 2022, 2022年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, The highest relative core multiplicity factor of beyond 12 is achieved in a 125-μm cladding diameter uncoupled multi-core fibre by using a common depressed layer design. Feasible inter-core crosstalk below -40 dB/km and effective area over 80 μm2 in C-L band are successfully obtained simultaneously.

Cascaded Wavefront-Matching-Method Designed Mode-Exchangers for MDL Management in MDM Transmission
Yuichi Asama, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Takayoshi Mori, Taiji Sakamoto, Ryota Imada, Yoko Yamashita, Kazuhide Nakajima, Kunimasa Saitoh
Optics InfoBase Conference Papers, 2022年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, 6-mode-exchangers composed of side- and top-grating-like waveguides designed with an optimization algorithm is proposed for mode-division-multiplexing system. By cascading these devices, an efficient reduction of mode-dependent-loss is possible with only one-time mode exchanging operation.

A Proposal of an End-to-End DoA Estimation System Aided by Deep Learning
Daniel Akira Ando, Toshihiko Nishimura, Takanori Sato, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Junichiro Hagiwara
International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications, WPMC, 2022-October, 98, 103, 2022年
研究論文（国際会議プロシーディングス）, Direction of arrival (DoA) estimation is a technique used in, for instance, radar systems, source localization, and wireless channel estimation, and improving its accuracy is becoming more important as its applications expand. In previous works, we verified that deep neural networks (DNN) trained offline are a viable tool for achieving great on-grid DoA estimation performance, even compared to the traditional root multiple signal classification (root-MUSIC) algorithm. Moreover, we separately proposed the signal-to-noise ratio (SNR)-based DNN selection method in order to fully leverage the DNN learning potential at specific SNRs; and the superposition of two DNNs (staggered DNNs) in order to overcome the estimation failure caused by incident radio waves at the grid border. In this paper, we propose an end-to-end DoA estimation system, which consists of three modules: DoA, SNR and source number estimators. Here, we expand the performance of the DoA estimator module by presenting a new algorithm more efficient in detecting DoA from the DNN output, and by using the combination of the two previously mentioned methods: SNR-based DNN selection and staggered DNNs. Also, an SNR estimation scheme with better precision is presented.

A novel MIMO signal detection method using Hamiltonian Monte Carlo approach　　　　　　　　　　　　　　　
K. Matsumura, J. Hagiwara, T. Nishimura, T. Ohgane, Y. Ogawa, T. Sato
Proc. of The 24th International Symposium On Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC 2021), 2021年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Design of Resonant-Characteristics-Monitorable Si Wavelength Filter Using Face-To-Face Loop Mirrors for Heterogeneous Integrated Tunable Lasers　　　　　　　　　　　　　　　
T. Sato, T. Fujisawa, T. Mitarai, T. Hiratani, T. Okimoto, T. Ishikawa, N. Kono, N. Fujiwara, H. Yagi, K. Saitoh
Proc. of IEEE International Conference on Group IV Photonics (GFP2021), 2021年12月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
研究論文（国際会議プロシーディングス）

Switchable mode converter for four-mode MDM system assisted by passive mode controlling device designed by wavefront matching method　　　　　　　　　　　　　　　
Y. Sawada, T. Fujisawa, T. Sato, K. Saitoh
Proc. of The 26th Microoptics Conference (MOC 2021), 2021年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Optical multimode interference couplers of Ti:LiNbO3 waveguides and electrical tuning of power splitting ratio
Anna Hirai, Yuichi Matsumoto, Takanori Sato, Tadashi Kawai, Akira Enokihara, Shinya Nakajima, Naokatsu Yamamoto
Optics Communications, 501, 127325, 127325, Elsevier BV, 2021年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Broadband silicon four-mode multi/demultiplexer designed by a wavefront matching method
Yusuke Sawada, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
Optics Express, 29, 17, 27322, 27331, The Optical Society of America (OSA), 2021年08月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Fabrication-Tolerant Four-Mode Waveguide Crossing Based on PhC-like Subwavelength Structures at 2 μm　　　　　　　　　　　　　　　
T. Muratsubaki, T. Fujisawa, Y. Sawada, T. Sato, K. Saitoh
Proc. of Advanced Photonics Congress (APC 2021), 2021年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Experimental demonstration of broadband silicon 4-mode (de)multiplexer designed by wavefront-matching method　　　　　　　　　　　　　　　
Y. Sawada, T, Fujisawa, T. Sato, K. Saitoh
Proc. of Optical Fiber Communication Conference (OFC 2021), 2021年06月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Ultrasmall O-band CWDM 4λ MUX based on Mosaic Structure for Dense Optical Interconnects　　　　　　　　　　　　　　　
K. Nakamura, T. Fujisawa, Y. Sawada, T. Sato, K. Saitoh
Proc. of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2021), 2021年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-tolerance CWDM4 wavelength multiplexer based on 2×2/2×1 MZ filters with polarization multiplexing
Kodai Nakamura, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
IEICE Electronics Express, 18, 8, 20210110, 20210110, Institute of Electronics, Information and Communications Engineers (IEICE), 2021年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Downlink Channel Estimation Based on Multipath Separation in an FDD MIMO System
Shiori Tosaka, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Junichiro Hagiwara, Takanori Sato
PROCEEDINGS OF IEEE VTS APWCS 2021: 2021 17TH IEEE VTS ASIA PACIFIC WIRELESS COMMUNICATIONS SYMPOSIUM (APWCS), IEEE, 2021年
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）, Although TDD has been mainly considered for massive MIMO systems, many traditional systems have been operating in FDD, and FDD may generally be more effective for delay-sensitive applications. In this paper, we present downlink channel acquisition with a few pilot symbols. At a base station (BS), we estimate delays and angles-of-arrival (AOAs) of multipath components using a compressed sensing technique. The BS transmits pilot symbols from a single antenna or two, and user equipment (UE) feeds back the downlink channels to the BS. Using the delays, AOAs, and the downlink channels fed back from the UE, we estimate all the remaining downlink channels. It is shown that the proposed method reveals excellent downlink channel estimation performance.

A consideration on accuracy improvement in DOA estimation of two targets with deep learning　　　　　　　　　　　　　　　
Y. Kase, T. Nishimura, T. Ohgane, Y. Ogawa, T. Sato, D. Kitayama, Y. Kishiyama
Proc. of The 2020 International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC 2020), 2020年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

A preliminary study on behavior of GaBP messages in massive MIMO signal detection　　　　　　　　　　　　　　　
D. A. Ando, T. Nishimura, T. Ohgane, Y. Ogawa, J. Hagiwara, T. Sato
Proc. of The 2020 International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC 2020), 2020年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Design and fabrication of MMI optical coupler using Ti-diffused lithium niobate waveguides　　　　　　　　　　　　　　　
A. Hirai, T. Sato, T. Kawai, A. Enokihara, S. Nakajima, N. Yamamoto
Proc. of The 2020 International Topical Meeting on Microwave Photonics (MWP 2020), 2020年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Electro-Optic Modulator for Compensation of Third-Order Intermodulation Distortion Using Frequency Chirp Modulation
Daichi Furubayashi, Yuta Kashiwagi, Takanori Sato, Tadashi Kawai, Akira Enokihara, Naokatsu Yamamoto, Tetsuya Kawanishi
IEICE Transactions on Electronics, E103.C, 11, 653, 660, Institute of Electronics, Information and Communications Engineers (IEICE), 2020年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Control of Group Delay Spread in Randomly-Coupled Multicore Fibers　　　　　　　　　　　　　　　
K. Saitoh, T. Fujisawa, T. Sato
Proc. of The 24th Microoptics Conference (MOC 2019), 2020年10月, ［招待有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Nonreciprocity enhancement of graphene-on-Si waveguide using one-dimensional photonic crystal　　　　　　　　　　　　　　　
K. Nakamura, T. Sato, T. Fujisawa, K. Saitoh
Proc. of Optoelectronics and Communications Conference (OECC 2020), 2019年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Ultrasmall design of a universal linear circuit based on microring resonators
Takanori Sato, Akira Enokihara
Optics Express, 27, 23, 33005, 33010, The Optical Society of America (OSA), 2019年11月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Cladding diameter dependence of inter-core crosstalk in heterogeneous multicore fibers　　　　　　　　　　　　　　　
K. Nishimura, T. Sato, T. Fujisawa, Y. Amma, K. Takenaga, K. Aikawa, K. Saitoh
Proc. of 24th Optoelectronics and Communications Conference / International Conference on Photonics in Switching and Computing 2019 (OECC/PSC 2019), 2019年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Ultra-robust design of mode (de)multiplexer based on asymmetrical directional coupler using wire and one-side rib waveguides　　　　　　　　　　　　　　　
T. Sato, T. Fujisawa, K. Saitoh
Proc. of 24th Optoelectronics and Communications Conference / International Conference on Photonics in Switching and Computing 2019 (OECC/PSC 2019), 2019年07月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Simple GDS estimation method for coupled multicore fibers with various core layouts　　　　　　　　　　　　　　　
Y. Yasui, K. Yoshida, T. Sato, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, K. Saitoh
Proc. of International Symposium on Extremely Advanced Transmission Technologies (EXAT 2019, 2019年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Optimum index profile of few-mode coupled multicore fibers for reducing the group delay spread
Kazuki Yoshida, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
Optics Express, 27, 11, 16281, 16295, The Optical Society of America (OSA), 2019年05月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Low-loss and fabrication-tolerant Si four-wavelength multiplexer using higher-order mode for 100/400GbE　　　　　　　　　　　　　　　
J. Takano, T. Fujisawa, T. Sato, Y. Sawada, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, K. Saitoh
Proc. of Optical Fiber Communication Conference (OFC 2019), 2019年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

First experimental demonstration of wavefront-matching-method-designed silicon mode converters　　　　　　　　　　　　　　　
Y. Sawada, T. Fujisawa, T. Sato, K. Saitoh
Proc. of Optical Fiber Communication Conference (OFC 2019), 2019年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

CMOS-compatible Si-wire polarization beam splitter based on wavelength-insensitive coupler
Yusuke Sawada, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
IEICE Electronics Express, 16, 8, 20181126, 20181126, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (IEICE), 2019年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

All-Optical Diode Suppressing Broadband Backward Transmission Using Single- and Four-Port Photonic Crystal Cavities
Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, Kunimasa Saitoh
IEEE Photonics Journal, 11, 1, 4900214, 4900214, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2018年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

GeSn/SiGeSn multiple-quantum-well electroabsorption modulator with taper coupler for mid-infrared Ge-on-Si platform
Minami Akie, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Masakazu Arai, Kunimasa Saitoh
IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 24, 6, 3400208, 3400208, The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2018年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Suppression of group-delay spread in coupled two-LP-mode four-core fiber　　　　　　　　　　　　　　　
T. Sato, K. Yoshida, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, K. Saitoh
Proc. of IEEE Photonics Conference (IPC 2018), 2018年10月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Development of the Wavefront Matching Method Based on the 3-D Finite-Element Method and Its Application to Si-wire Mode Converters
Yusuke Sawada, Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, Kunimasa Saitoh
Journal of Lightwave Technology, 36, 17, 3652, 3659, The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2018年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Erratum: Full-vector finite-element beam propagation method for helicoidal waveguides and its application to twisted photonic crystal fibers
Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
Journal of Lightwave Technology, 36, 18, 4211, 4212, The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2018年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

A broadband silicon two-mode multiplexer designed by wavefront matching method　　　　　　　　　　　　　　　
Y. Sawada, T. Sato, T. Fujisawa, K. Saitoh
Proc. of OptoElectronics and Communications Conference (OECC 2018), 2018年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Proposal of Si four-wavelength multiplexer using higher-order mode for 100GbE　　　　　　　　　　　　　　　
J. Takano, T. Sato, Y. Sawada, T. Fujisawa, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, K. Nakajima, K. Saitoh
Proc. of OptoElectronics and Communications Conference (OECC 2018), 2018年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Novel all-optical diode based on single-port and four-port photonic crystal cavities　　　　　　　　　　　　　　　
T. Sato, T. Fujisawa, K. Saitoh
Proc. of OptoElectronics and Communications Conference (OECC 2018), 2018年07月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Beam propagation analysis of optical activity and circular dichroism in helically twisted photonic crystal fiber
Sota Nakano, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
Japanese Journal of Applied Physics, 57, 8S2, 08PF06, 08PF06, IOP Publishing, 2018年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Design of a high-forward-transmission all-optical diode based on cascaded side-coupled photonic crystal cavities
Takanori Sato, Takeshi Fujisawa, Kunimasa Saitoh
Journal of the Optical Society of America B: Optical Physics, 34, 12, 2493, 2500, The Optical Society of America (OSA), 2017年12月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Coiling size dependence of group delay spread in coupled multicore fibers without intentional twisting
Kunimasa Saitoh, Takeshi Fujisawa, Takanori Sato
Journal of Lightwave Technology, 35, 20, 4559, 4566, The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2017年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Group delay spread analysis of few-mode, coupled 3-core fibres: Optimum index profile and maximum transmission distance for strong coupling regime　　　　　　　　　　　　　　　
K. Yoshida, T. Fujisawa, T. Sato, K. Saitoh
Proc. of European Conference on Optical Communications (ECOC 2017), 2017年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

High-forward-transmission all-optical diode based on cascaded L3 photonic crystal cavities　　　　　　　　　　　　　　　
T. Sato, T. Fujisawa, K. Saitoh
Proc. of The 24th Congress of International Commission for Optics (ICO-24), 2017年08月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

A compact and low-loss GeSn electroabsorption modulator using vertical multimode interference for mid-infrared Ge-on-Si platform　　　　　　　　　　　　　　　
M. Akie, T. Sato, M. Arai, T. Fujisawa, K. Saitoh
Proc. of 2017 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR 2017), 2017年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Design and analysis of weakly- and strongly-coupled multicore fibers　　　　　　　　　　　　　　　
K. Saitoh, T. Fujisawa, T. Sato
Proc. of Photonic Networks and Devices in Proceedings Advanced Photonics 2017 (IPR, NOMA, Sensors, Networks, SPPCom, PS), 2017年07月, ［招待有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Full-vector finite-element beam propagation method for helicoidal waveguides and its application to twisted photonic crystal fibers
Takeshi Fujisawa, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
Journal of Lightwave Technology, 35, 14, 2894, 2901, The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2017年07月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Highly efficient GeSn electroabsorprtion modulator using higher-order-mode for mid-infrared Ge-on-Si platform　　　　　　　　　　　　　　　
T. Sato, M. Akie, M. Arai, T. Fujisawa, K. Saitoh
Proc. of Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2017), 2017年05月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Low-loss, compact, and fabrication-tolerant Si-wire 90° waveguide bend using clothoid and normal curves for large scale photonic integrated circuits
Takeshi Fujisawa, Shuntaro Makino, Takanori Sato, Kunimasa Saitoh
Optics Express, 25, 8, 9150, 9159, The Optical Society of America (OSA), 2017年04月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Ultimately low-loss and compact Si wire 90° waveguide bend composed of clothoid and normal curves for dense optical interconnect PICs　　　　　　　　　　　　　　　
S. Makino, M. Suga, T. Sato, T. Fujisawa, K. Saitoh
Proc. of Optical Fiber Communication Conference (OFC 2017), 2017年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

A simple design method of reflection-suppressed photonic crystal cavity with asymmetric waveguides　　　　　　　　　　　　　　　
T. Sato, S. Makino, T. Fujisawa, K. Saitoh
Proc. of IEEE Photonics Conference (IPC 2016), 2016年10月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

Design of a reflection-suppressed all-optical diode based on asymmetric L-shaped nonlinear photonic crystal cavity
Takanori Sato, Shuntaro Makino, Takeshi Fujisawa, Kunimasa Saitoh
Journal of the Optical Society of America B: Optical Physics, 33, 1, 54, 61, The Optical Society of America (OSA), 2016年01月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Three-dimensional finite-element time-domain beam propagation method and its application to 1-D photonic crystal-coupled resonator optical waveguide
Shuntaro Makino, Takanori Sato, Yuhei Ishizaka, Takeshi Fujisawa, Kunimasa Saitoh
Journal of Lightwave Technology, 33, 18, 3836, 3842, The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2015年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌）

A rigorous definition of nonlinear parameter γ and effective area Aeff for photonic crystal optical waveguides
Takanori Sato, Shuntaro Makino, Yuhei Ishizaka, Takeshi Fujisawa, Kunimasa Saitoh
Journal of the Optical Society of America B: Optical Physics, 32, 6, 1245, 1251, The Optical Society of America (OSA), 2015年06月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Three-dimensional finite-element mode-solver for nonlinear periodic optical waveguides and its application to photonic crystal waveguides
Takanori Sato, Shuntaro Makino, Yuhei Ishizaka, Takeshi Fujisawa, Kunimasa Saitoh
Journal of Lightwave Technology, 32, 21, 3409, 3417, The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2014年11月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（学術雑誌）

Investigation of nonlinear characteristics in a 1-D slotted photonic crystal coupled resonator optical waveguide with modulated mode-gap　　　　　　　　　　　　　　　
T. Sato, S. Makino, Y. Ishizaka, K. Saitoh
Proc. of 2014 OptoElectronics and Communication Conference and Australian Conference in Optical Fibre Technology (OECC/ACOFT 2014), 2014年07月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

モード分割多重伝送のためのPLC型モード制御デバイス　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤 孝憲, 齊藤 晋聖, ITUジャーナル, 54, 6, 30, 31, 2024年06月, ［筆頭著者］
日本語, 記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）

エレクトロニクスとフォトニクスの融合を目指した光通信・光演算技術の研究開発
佐藤 孝憲, NET JOURNAL 75, 75, 2022年02月, ［筆頭著者, 責任著者］
日本語, 記事・総説・解説・論説等（大学・研究所紀要）

エレクトロニクスとフォトニクスの融合を目指して
佐藤 孝憲, 北海道大学大学院情報科学院 広報誌 IST NEWS, 62, 2020年10月, ［筆頭著者, 責任著者］
日本語, 記事・総説・解説・論説等（大学・研究所紀要）

電子情報通信学会誌 特集 6Gがひらく2030年の超スマート社会　　　　　　　　　　　　　　　
西村 寿彦, 佐藤 孝憲, 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 超スマート化社会を支えるICTの更なる進化「2-12 光の領域と融合する無線通信」
一般社団法人 電子情報通信学会, 2021年05月, ［分担執筆］

モード分割多重伝送のための導波路型モード制御デバイスの最新成果　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤 孝憲
光通信インフラの飛躍的高度化に関するシンポジウム -EXAT研究活動開15年の節目を迎えて-, 2023年12月11日, 日本語, 口頭発表（招待・特別）
［招待講演］

電子デバイスと光デバイスの融合に向けて　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤 孝憲
第8回北大・部局横断シンポジウム, 2022年10月28日, 日本語, ポスター発表
［招待講演］

Siフォトニクスを用いたアナログRoF信号のMIMO処理デバイス　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤 孝憲
第21回 国際ナノテクノロジー総合展・技術会議 (nano tech 2022), 2022年01月, 日本語, シンポジウム・ワークショップパネル（公募）
2022年01月26日 - 2022年01月28日

Optical MIMO Signal Processing Based on Planar Lightwave Circuit　　　　　　　　　　　　　　　
T. Sato
4th International Workshop on Photonics applied to Electromagnetic Measurements in Sapporo (PEM2021), 2021年11月30日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
［招待講演］

Silicon Photonics for Optical Processing Unit　　　　　　　　　　　　　　　
Takanori Sato
The 1st Hokkaido Young Professionals Workshop, 2021年10月14日, 英語, 口頭発表（基調）
［招待講演］

電子デバイスと光デバイスの融合に向けて　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤 孝憲
第7回北大・部局横断シンポジウム, 2021年10月01日, 日本語, その他
［招待講演］

シリコン光演算回路の研究動向　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤 孝憲
IEEE 札幌支部 学術講演会, 2020年12月21日, 日本語, 口頭発表（招待・特別）
［招待講演］

電子デバイスの限界を光で突破できるか　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤 孝憲
第6回北大・部局横断シンポジウム, 2020年10月19日, 日本語, その他
［招待講演］

シリコンリング共振器を用いた位相シフタとパワーディバイダの試作評価　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤 孝憲, 榎原 晃
2020年電子情報通信学会ソサイエティ大会, 2020年09月

シリコンリング共振器を用いた光演算回路の飛躍的な演算次数増大に向けた検討　　　　　　　　　　　　　　　
佐藤 孝憲, 榎原 晃
2020年電子情報通信学会総合大会, 2020年03月

90°曲がりSi細線導波路の円筒座標系に基づくビーム伝搬法解析
佐藤 孝憲, 藤澤 剛, 齊藤 晋聖
2019年電子情報通信学会ソサイエティ大会, 2019年09月10日, 日本語, 口頭発表（一般）
大阪, ［国内会議］

空間モード制御光デバイスにおける分散特性評価に関する検討
佐藤孝憲, 澤田祐甫, 藤澤剛, 齊藤晋聖
2018年電子情報通信学会ソサイエティ大会, 2018年09月11日, 日本語, 口頭発表（一般）
石川, ［国内会議］

1次元フォトニック結晶光導波路を用いたフォトニックバンド内遷移に基づく光アイソレータの検討
佐藤孝憲, 藤澤剛, 齊藤晋聖
2018年電子情報通信学会総合大会, 2018年03月20日, 日本語, 口頭発表（一般）
東京, ［国内会議］

カスケード接続したサイドカップル型Siフォトニック結晶共振器の応用―アドドロップフィルタと全光ダイオード―
佐藤孝憲, 藤澤剛, 齊藤晋聖
電子情報通信学会集積光デバイスと応用技術研究会 (IPDA), 2017年11月09日, 日本語, 口頭発表（一般）
石川, ［国内会議］

クロソイド曲線を用いた低損失かつ小型なシリコン細線90°曲がり導波路の作製
佐藤孝憲, 菅将大, 牧野俊太郎, 藤澤剛, 齊藤晋聖
2017年電子情報通信学会総合大会, 2017年03月22日, 日本語, 口頭発表（一般）
愛知, ［国内会議］

非対称非線形L字型フォトニック結晶共振器を用いた全光ダイオードにおける反射光の抑圧に関する検討
佐藤孝憲, 牧野俊太郎, 藤澤剛, 齊藤晋聖
電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会 (OPE), 2015年10月29日, 日本語, 口頭発表（一般）
大分, ［国内会議］

周期構造光導波路における非線形定数 γ の算出法に関する検討
佐藤孝憲, 牧野俊太郎, 石坂雄平, 藤澤剛, 齊藤晋聖
2015年電子情報通信学会総合大会, 2015年03月10日, 日本語, 口頭発表（一般）
滋賀, ［国内会議］

フォトニック結晶結合共振器型光導波路の非線形特性調査
佐藤孝憲, 牧野俊太郎, 石坂雄平, 齊藤晋聖
電子情報通信学会マイクロ波・ミリ波フォトニクス研究会 (MWP), 2014年04月17日, 日本語, 口頭発表（一般）
北海道, ［国内会議］

3次元有限要素モードソルバによる1-D PC-CROWの非線形特性調査
佐藤孝憲, 牧野俊太郎, 石坂雄平, 齊藤晋聖
2014年電子情報通信学会総合大会, 2014年03月18日, 日本語, 口頭発表（一般）
新潟, ［国内会議］

2019年09月 - 現在
応用物理学会　　　　　　　　　　　　　　　

2016年03月 - 現在
米国光学会　　　　　　　　　　　　　　　

2016年01月 - 現在
米国電気電子学会　　　　　　　　　　　　　　　

2014年01月 - 現在
電子情報通信学会　　　　　　　　　　　　　　　

光位相制御技術を用いたアナログRoF信号のMIMO信号処理デバイスの開発　　　　　　　　　　　　　　　
科学研究費助成事業 若手研究
2022年04月 - 2025年03月
佐藤 孝憲
日本学術振興会, 若手研究, 北海道大学, 研究代表者, 22K14295

多モード干渉光導波路構造を用いた高機能な電気光学素子の研究開発　　　　　　　　　　　　　　　
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
2020年04月 - 2024年03月
榎原 晃, 佐藤 孝憲
日本学術振興会, 基盤研究(C), 兵庫県立大学, 研究分担者, 20K04601

高密度集積可能なオンチップ光演算回路の開発
科学研究費助成事業 若手研究
2019年04月 - 2022年03月
佐藤 孝憲
本研究では、既存の電子デバイス性能の限界を突破し得る要素技術の1つとして「光演算プロセッサ」に着目し、光で演算を行う行列積演算回路と光全加算器の設計・開発に取り組んできた。
令和元年度は初期検討として、簡易な構造により素子を小型化できるシリコンリング共振器を用いた行列積演算回路を設計した。3×3ユニタリ行列積演算が可能であることを示し、数値解析結果より良好な特性が得られることを確認した。一般的なシリコンリング共振器では、1つのリングにバス導波路とアクセス導波路を接続するのに対して、2つのリングを結合させたシリコンリング共振器を用いることで、透過帯域をフラットにするだけではなく、多入力・多出力の光配線レイアウトの簡素化に成功している。また、直線導波路に対して熱や電圧を加えるタイプの位相シフタやマッハツェンダ干渉計を用いた従来のデバイスよりも、1/10から1/100程度まで小型化可能であることを明らかにした。一般に、回路構成に共振器を用いることにより、デバイスサイズと遅延のトレードオフが生じることが問題視されているが、Q値が800程度のゆるやかな共振ピークを持つリング共振器を2段に結合した場合、共振器通過時の遅延（出力が定常状態となるまでの時間）が5ps程度となり、実用上問題ないことを確認した。さらに、提案構造に用いられているシリコンリング共振器は、光全加算器の構成にも取り入れることが可能であり、現在その設計に取りかかっている。
日本学術振興会, 若手研究, 兵庫県立大学, 北海道大学, 研究代表者, 19K15037

全光信号処理のための超小型全光ダイオードの実現に向けた研究　　　　　　　　　　　　　　　
科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
2017年04月 - 2019年03月
佐藤 孝憲
光通信機器における信号処理を全て光信号で行う「全光信号処理」を実現する全光デバイスは、デバイスの消費電力を３桁程度削減可能であるものとして期待されている。これまで、２０１０年には全光スイッチ、２０１２年には全光メモリが実験的に確認されたことで，世界的な注目を集めてきたが、光整流ダイオード（全光ダイオード）については、順方向透過率や整流特性、波長特性が乏しく、未だ実現が困難な状況である。そこで本研究では、優れた整流特性および高い実現可能性を有する全光ダイオードを設計開発することを目的として、フォトニック結晶共振器を用いたシリコン全光ダイオードの研究を進めてきた。
前年度までに、従来報告されてきた全光ダイオードと比較して、より実現性の高く、高い透過特性および整流特性を有するダイオードが実現可能であることを理論的に確認した。
２年目となる本年度は、前年度設計した全光ダイオードを作製し、測定実験を行う予定であったが、フォトニック結晶デバイスを設計通りに作製することができず、ダイオード動作の実験実証までには至らなかった。具体的には、フォトニック結晶光共振器の入出力導波路部分に問題があり、空孔間隔や、曲げ導波路の配置を工夫して、シミュレーション通りの実験測定結果が得られない問題を回避した。現在、改めて設計デバイスのチップ作製を行っている最中であり、実際に実験測定のフェーズに入るのは次年度以降となる。
日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 研究代表者, 17J00378

マルチモード伝送システム　　　　　　　　　　　　　　　
特許権
特願2021-132361
特開2023-026914
特許7542808