光ファイバを用いた無雑音光パラメトリック増幅器の研究

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19656087
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 菊池 和朗 The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (50134458)
• Keywords: 光信号処理 / 光増幅器 / 非線形光学 / 光ファイバ

Research Abstract

現在実用化されている光ファイバ通信システムでは,エルビウム添加光ファイバ増幅器(EDFA)が実用化されている。EDFAは所謂レーザ増幅器であり,光複素振幅の実部と虚部に対して等しい利得を有する。しかし,これらに対応する量子力学的演算子は非可換であるため,不確定性原理による制約から3dBの雑音指数が不可避となる。
これに対して,複素振幅の実部に利得を有し,他方,虚部を減衰させる増幅器では,無雑音(雑音指数0dB)の増幅が可能となる。このような光増幅器は,位相感応光増幅器としてその存在が知られている。本研究は,光ファイバ通信システムに導入可能な新しい構成の位相感応光増幅器の原理検証を行うことを目的とする。
今年度は,提案する光ファイバ型2ポンプ縮退パラメトリック光増幅器の動作解析を行った。光ファイバには,石英ガラス分散シフト高非線形ファイバ(HNL-DSF)を仮定している。設計パラメータは,ファイバ長I,周波数ωpでの分散値D,分散スロープdD/dλ,ポンプ光1,2の間の周波数間隔ωp、-ωp2,ポンプ光パワーPsである。数値解析により,パラメトリック利得を最大化する条件を探索し,分散スロープおよび周波数間隔ωp1-ω2を大きくとることが有効であることがわかった。さらに,2つのポンプ光と信号光を位相同期させる手法に関して,設計を行った。