超高速光パラボラパルスの発生と光伝送・信号処理への応用

• Project/Area Number: 21676003
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Communication/Network engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 廣岡 俊彦 Tohoku University, 電気通信研究所, 准教授 (40344733)
• Project Period (FY): 2009 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥65,650,000 (Direct Cost: ¥50,500,000、Indirect Cost: ¥15,150,000); Fiscal Year 2011: ¥20,280,000 (Direct Cost: ¥15,600,000、Indirect Cost: ¥4,680,000); Fiscal Year 2010: ¥19,500,000 (Direct Cost: ¥15,000,000、Indirect Cost: ¥4,500,000); Fiscal Year 2009: ¥25,870,000 (Direct Cost: ¥19,900,000、Indirect Cost: ¥5,970,000)
• Keywords: 高速光伝送 / 光時分割多重 / 超短光パルス / 光パラボラパルス / 光信号処理 / 光位相変調 / 光スイッチ / 光多重分離

Research Abstract

本年度はまず、従来用いてきたアレイ導波路回折格子の代わりに、周波数分解能が1GHzの液晶型波長選択光スイッチを波形整形回路として新たに用いることにより、簡便で且つ高精度なパラボラ光パルスの発生に初めて成功した。従来の手法では光スペクトルの縦モードを1本ずつ分波し各々の強度と位相を制御していたのに対し、本回路は光スペクトルを液晶型の変調器で制御しており、液晶をシリコン基板上に形成することにより高い分解能を実現している。その結果、縦モードを分波することなくスペクトルを制御できるため、波形整形の自由度が飛躍的に向上している。さらに、強度変調の消光比も15 dB以上向上しており、波形の高精度化だけでなくS/Nも大幅に改善することに成功した。
また、パラボラ光パルスの新たな応用として、時間領域光フーリエ変換(OFT)を位相比較器として用いた超高速光信号のクロック抽出回路を提案した。この手法は、OFTを用いて高速の光パルス列を周波数軸上のスペクトル列に変換し、OFT回路中の位相変調ピークからのずれ量を狭帯域光フィルタを用いて検出している。これを誤差信号としてPLL制御を行なうことによりクロック信号を抽出している。実際に本手法を用いて、640 Gbit/s OTDM信号から40 GHzのクロック抽出を実証した。

Research Products

• [Journal Article] Single-channel 1.28 Tbit/s-525 km DQPSK transmission using ultrafast time-domain optical Fourier transformation and nonlinear optical loop mirror (2011)
  • Author(s): P.Guan, H.C.Hansen Mulvad, Y.Tomiyama, T.Hirano, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • Journal Title: IEICE Transactions on Communications Volume: E94-B Pages: 430-436
  • NAID: 10028230390
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-channel 400-Gb/s OTDM-32 RZ/QAM coherent transmission over 225 km using an optical phase-locked loop technique (2010)
  • Author(s): K.Kasai, T.Omiya, P.Guan, M.Yoshida, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • Journal Title: IEEE Photonics Technology Letters Volume: 22 Pages: 562-564
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 640-Gb/s/channel single-polarization DPSK transmission over 525 km with ultrafast time-domain optical Fourier transformation (2010)
  • Author(s): T.Hirano, P.Guan, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • Journal Title: IEEE Photonics Technology Letters Volume: 22 Pages: 1042-1044
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High time-resolution 640-Gb/s clock recovery using time-domain optical Fourier transformation and narrowband optical filter (2010)
  • Author(s): P.Guan, H.C.Hansen Mulvad, K.Kasai, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • Journal Title: IEEE Photonics Technology Letters Volume: 22 Pages: 1735-1737
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 640Gbit/s/channel single-polarization DPSK transmission over 525km with ultrafast time-domain optical Fourier transformation (2010)
  • Author(s): T.Hirano, P.Guan, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • Journal Title: IEEE Photonics Technology Letters 22(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] All-optical demultiplexing of 640-Gb/s OTDM-DPSK signal using a semiconductor SMZ switch (2009)
  • Author(s): T.Hirooka, M.Okazaki, T.Hirano, P.Guan, M.Nakazawa, S.Nakamura
  • Journal Title: IEEE Photonics Technology Letters 21 Pages: 1574-1576
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low-penalty 5x320Gbit/s/single-channel WDM DPSK transmission over 525km using time-domain optical Fourier transformation (2009)
  • Author(s): P.Guan, M.Okazaki, T.Hirano, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • Journal Title: IEEE Photonics Technology Letters 21 Pages: 1579-1581
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 伊藤弘昌(編)
  • Journal Title: フォトニクス基礎(朝倉書店) Pages: 130-170
• [Presentation] 時間領域光フーリエ変換および狭帯域光フィルタを用いた640 Gbit/sクロック抽出回路 (2011)
  • Author(s): 関鵬宇・Hans Christian Hansen Mulvad・葛西恵介・廣岡俊彦・中沢正隆
  • Organizer: 電子情報通信学会2011年総合大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-03-16
• [Presentation] 超高速偏波多重伝送におけるPMDおよびPDLによるクロストークの影響 (2011)
  • Author(s): 廣岡俊彦・平野敏行・関鵬宇・中沢正隆
  • Organizer: 電子情報通信学会2011年総合大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-03-14
• [Presentation] New PMD-induced crosstalk in the presence of PDL in a polarization-multiplexed ultrahigh-speed transmission (2011)
  • Author(s): T.Hirooka, T.Hirano, P.Guan, M.Nakazawa
  • Organizer: Optical Fiber Communication Conference (OFC) 2011
  • Place of Presentation: Los Angeles, USA
  • Year and Date: 2011-03-10
• [Presentation] Recent progress on ultra-high speed and multi level coherent transmission (2010)
  • Author(s): T.Hirooka, M.Nakazawa
  • Organizer: Photonics 2010
  • Place of Presentation: Guwahati, India
  • Year and Date: 2010-12-13
• [Presentation] 超高速時間領域光フーリエ変換法による1.28 Tbit/s/ch-525 km単一偏波DQPSK伝送 (2010)
  • Author(s): 冨山祐太朗・関鵬宇・Hans Christian Hansen Mulvad・平野敏行・廣岡俊彦・中沢正隆
  • Organizer: 電子情報通信学会光通信システム研究会
  • Place of Presentation: 門司
  • Year and Date: 2010-10-29
• [Presentation] 1.28 Tbit/s/channel single-polarization DQPSK transmission over 525 km using ultrafast time-domain optical Fourier transformation (2010)
  • Author(s): P.Guan, H.C.Hansen Mulvad, Y.Tomiyama, T.Hirano, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • Organizer: European Conference on Optical Communication (ECOC) 2010
  • Place of Presentation: Turin, Italy
  • Year and Date: 2010-09-22
• [Presentation] High-resolution 640 Gbit/s clock recovery using time-domain optical Fourier transformation and narrowband optical filter (2010)
  • Author(s): H.C.Hansen Mulvad, P.Guan, K.Kasai, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • Organizer: European Conference on Optical Communication (ECOC) 2010
  • Place of Presentation: Turin, Italy
  • Year and Date: 2010-09-20
• [Presentation] 超高速時間領域光フーリエ変換法による1.28 Tbit/s/ch-525 km単一偏波DQPSK伝送 (2010)
  • Author(s): 冨山祐太朗・関鵬宇・Hans Christian Hansen Mulvad・平野敏行・廣岡俊彦・中沢正隆
  • Organizer: 電子情報通信学会2010年ソサイエティ大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-09-17
• [Presentation] 640Gbit/s Single-Polarization DPSK Transmission over 525km with Time-Domain Optical Fourier Transformation in a Round-Trip Configuration (2010)
  • Author(s): 平野敏行, P.Guan, 廣岡俊彦, 中沢正隆
  • Organizer: OFC 2010
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2010-03-25
• [Presentation] Recent Progress on OTDM Terabit/s Transmission and Their Future (2010)
  • Author(s): 廣岡俊彦
  • Organizer: OFC 2010
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2010-03-24
• [Presentation] 超高速時間領域光フーリエ変換器を用いた単一偏波640Gbit/s/channel-525km DPSK伝送 (2010)
  • Author(s): 平野敏行, 関鵬宇, 廣岡俊彦, 中沢正隆
  • Organizer: 電子情報通信学会2010年総合大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2010-03-17
• [Presentation] Low-penalty 5x320Gbit/s(1.6 Tbit/s)WDM DPSK transmission over 525km using time-domain optical Fourier transformation (2009)
  • Author(s): P.Guan, M.Okazaki, 平野敏行, 廣岡俊彦, 中沢正隆
  • Organizer: ECOC 2009
  • Place of Presentation: Wien, Austria
  • Year and Date: 2009-09-23
• [Presentation] All-optical demultiplexing of 640Gbit/s OTDM-DPSK signal using a semiconductor SMZ switch (2009)
  • Author(s): 廣岡俊彦, M.Okazaki, 平野敏行, P.Guan, M.中沢正隆, S.Nakamura
  • Organizer: ECOC 2009
  • Place of Presentation: Wien, Austria
  • Year and Date: 2009-09-22
• [Presentation] 時間領域光フーリエ変換法による320Gbit/s/ch WDM信号の525km伝送 (2009)
  • Author(s): 関鵬宇・廣岡俊彦・中沢正隆
  • Organizer: 電子情報通信学会2009年ソサイエティ大会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] Low-penalty 5x320Gbit/s(1.6 Tbit/s)WDM DPSK Transmission over 525km Using Time-domain Optical Fourier Transformation (2009)
  • Author(s): 関鵬宇, 廣岡俊彦, 中沢正隆
  • Organizer: 平成21年度電気関係学会東北支部連合大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-08-20
• [Presentation] 時間領域光フーリエ変換法による320Gbit/s WDM信号の500km伝送 (2009)
  • Author(s): 廣岡俊彦, 関鵬宇, 中沢正隆
  • Organizer: 電子情報通信学会第2回超高速光エレクトロニクス研究会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-08-06
• [Presentation] Ultrafast transmission technology using time-domain optical Fourier transformation (2009)
  • Author(s): 廣岡俊彦, 中沢正隆
  • Organizer: IEEE/LEOS Summer Topicals 2009
  • Place of Presentation: Newport Beach, USA
  • Year and Date: 2009-07-20
• [Remarks]
  • URL: http://www.nakazawa.riec.tohoku.ac.jp
• [Remarks]
  • URL: http://www.nakazawa.riec.tohoku.ac.jp
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光ナイキストパルス伝送 (2011)
  • Inventor(s): 中沢正隆, 廣岡俊彦, 吉田真人, 葛西恵介
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学
  • Industrial Property Number: 2011-035694
  • Filing Date: 2011-02-22
• [Patent(Industrial Property Rights)] 超高速光パルスの波形歪み除去装置及び方法 (2010)
  • Inventor(s): 廣岡俊彦, 中沢正隆
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学
  • Industrial Property Number: 2010-038885
  • Filing Date: 2010-02-24