2019 Fiscal Year Annual Research Report
Application of Laguerre-Gaussian beams to optical wireless communications
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17K06445
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| Research Institution | Japan Women's University |
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Principal Investigator |
小川 賀代 日本女子大学, 理学部, 教授 (20318794)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前原 文明 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80329101)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光無線通信 / ラゲールガウスビーム / モード多重伝送 / MIMO / UCA / CGH |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，光無線通信において問題となる，大気乱流に起因した伝送特性劣化を克服すべく，ラゲールガウス（LG）ビームに着目し，シンチレーションの影響を軽減するモードを見出し，モード間干渉の小さいモードの組み合わせにより多重伝送を行う方式を確立することを目的としている．
2019年度は，前年度に検討したモード間干渉の小さいモード組み合わせの結果を踏まえて，多重通信を実現するのに必要な高効率な多重モード分波器を，キノフォーム型計算機ホログラム（CGH：Computer Generated Hologram）を用いて設計を行い，その有効性を光学実験によって検証した．LGビームの生成および多重モード分波器には，液晶空間光変調器を用いた．その結果，2モード多重において，分波後のクロストークが-3dB以下に抑えられ，かつ分波信号の回折効率も平均約3%というホログラムとしては高効率な結果が得られたことから，実験においても，本手法が有効であることを確認できた．
また，電波におけるLG ビームのモード多重伝送方式の検討については，昨年度に引き続き，2019年度では，UCA(Uniform Circular Array)を用いたOAM多重伝送を採り上げ，UCA多重度やアンテナ軸ずれが伝送特性に与える影響について解析的に評価した．具体的には，振動等によりアンテナ軸ずれが存在する環境下において，UCA多重数を変化させたときの理論システム容量を取得・評価した．特性評価の結果，アンテナ軸ずれがない場合には，単一UCAのSINRが，受信アンテナ素子数を多く確保することができることから，複数UCAよりも良好となる一方，アンテナ軸ずれがある場合には，複数UCAによる空間ダイバーシチ効果の獲得がモード間干渉に対して有効となり，複数UCAのSINRが単一UCAのそれを上回ることがわかった．
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