2019 Fiscal Year Research-status Report
擬似位相整合高次非線形アレイ導波路による全光コヒーレントシリアルパラレル信号処理
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18K04153
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
福地 裕 東京理科大学, 工学部電気工学科, 准教授 (70366433)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | フォトニックネットワーク / 超高速情報処理 / 先端機能デバイス / 光スイッチ / 先端的通信 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
インターネットを基軸とした将来のエクサビット級の高度情報化社会では、そのバックボーンを形成する光情報通信ネットワークにかつてない超大容量性が要求される。このようなシステムを構築するため、国内外でディジタルコヒーレント光通信システムの研究開発が活発化しており、ネットワーク化には高機能で超高速の中継ノードが必須となる。
本研究では、理論と実験の両面から、擬似位相整合(QPM)ニオブ酸リチウム(LN)アレイ光導波路の高次非線形光学効果を用いた様々な高度の全光コヒーレントシリアルパラレル信号処理を考案し、超高速広帯域でスマートな光ネットワークノードを提案していく。昨年度は、数値解析により当該デバイスの各種特性を解明し、光ノードとしての設計論の確立や最適化等を行った。
今年度は、解析で得られた設計パラメータを有するQPM-LNアレイ光導波路を試作した。次に、当該デバイスの各種基本特性を測定し、設計時の要求仕様や性能をほぼ満足していることを確認した。具体的には、所望の非線形光学効果が得られること、増幅と減衰特性、波形歪特性、雑音特性、変換効率、波長レンジ、動作可能な入力電力、高速限界、帯域限界等を測定した。当該評価実験では、高機能なパルス光源が必要であったので、独自開発したビスマスファイバベースの波長・パルス幅・繰返し周波数同時可変コム光源を利用した。これらの実験成果は、国内外で開催された国際会議等に発表した。翌年度は、集大成としてシステム実証実験や研究の総括等を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究実績をベースに、本研究の実施環境や体制の整備を事前に進めていた。例えば、培ったプログラミング技術を活かすことにより、昨年度のデバイスの数値解析を効果的に実行することができ、これらを踏まえた今年度のデバイス設計や試作をスムーズに進行することができた。
また、これまでに整備した光学機器や送受信システム、測定装置等を効率的かつ効果的に運用でき、今年度の各種実験もスムーズに進行することができた。今年度に実施した実験では、申請時には想定できなかった技術的課題が生じた際にも、学内外の共同研究者との強固な協力支援体制により解決することができた。
さらに、研究室に所属する本学学生も研究協力者として数名参加しており、計算機管理や多くの試し計算とその検証、予備実験等を実施することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、上述した基礎実験結果等を踏まえて、各種コヒーレント信号の一括増幅や雑音抑圧、チューナブルもしくはセレクティブのチャネル交換等を実現したい。次に、本計画最重要課題である再生中継や各種変調フォーマット変換等も実現したい。研究の進展も見据えて、更なる難関課題にも挑戦したいと考えている。ここでは、これまでに整備した高度の実験設備を運用し、超高速広帯域動作の実証や、ディジタルコヒーレント光通信システム導入時のインパクト等、システム性能を測定する予定である。具体的には、信号点配置図やアイダイヤグラム、符号誤り率の分析等も含めて実施したい。
これらの実験結果は、全国大会や国際会議等に発表したい。最後に、3年間の成果全体をまとめて、雑誌論文への投稿や研究室ホームページへの掲載、オープンキャンパスや各種セミナー、学会でのブース展示等、広く社会・国民に発信しようと考えている。また、本研究の問題点とその改善法を検討し、国際研究プロジェクト等へ発展させたい。
最終的には、QPM-LNアレイ光導波路ベースのスマートな全光シリアルパラレル信号処理機能を備えた、新世代の高度ディジタルコヒーレント光情報通信システムの構築を目指していく。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は、次の通りである。学内外の共同研究者との長年にわたる強固な協力支援体制により、多くの技術的課題を解決でき、これまでに整備した光学機器や送受信システム、測定装置等を効率的かつ効果的に運用できた。このため、当初の研究計画で購入を予定していた機器備品の一部を、これまでのものを工夫して有効活用できるようになり、購入する必要がなくなった。
今後の使用計画は、次の通りである。研究の進展も見据えて、今後挑戦していく難関課題のために必要となる実験設備の一部に充当する予定である。これらの備品と消耗品の購入は、本研究計画に沿って有効かつ効率的に支出するものである。
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