2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-repetition optical pulse source by miroresonator
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19H00873
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
田邉 孝純 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40393805)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 微小光共振器 / 光周波数コム / 光エクトロニクス / 非線形光学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
MgF2微小光共振器を用いた光伝送実験においては，1.4TBpsの超波長多重光通信を実現しているので，実際にフィールドに導入した光ファイバ網を用いて超低遅延光伝送を実証した．直線距離4.5 kmの商用光ファイバ網を用いて，低遅延伝送を実証し，往復伝送させた際の過剰遅延を3.1usに抑えられることを示した．また，生成したソリトンコムの中心周波数，繰り返し周波数を任意に変調できることを示した．これは高安定マイクロコムの生成にとって必要不可欠な技術である．その成果は国際学術論文誌に成果発表し，報道発表した．さらに，低ノイズコム生成に向けて，生成したコムの位相ノイズを測定し-90dBc/Hzを以下を得た．
SiNマイクロリング共振器では，光伝送及びテラヘルツ生成に取り組んだ．光伝送ではソリトンコムによる伝送のみではなく，出力光強度が高い変調不安定性コムを用いた伝送に取り組んだ．変調不安定性コムの状態を精密に測定し，光伝送が可能な条件を明らかにした．また，変調不安定コムを用いるとカオス信号を得て秘匿光通信ができる．そのために必要となる送信側と受信側の2つの共振器でのカオス同期ができることを理論的に明らかにした．テラヘルツ生成においては，ソリトンコムを用いて300GHzのTHz生成の実験を行い，-6.7dBmの出力を得ることに成功した．
シリカ共振器を用いると広帯域なラマンコムを生成できる．ラマンコムはコヒーレントな過程で生成されるので，光通信などの応用に用いることができる．我々は今期ラマンコムの安定性について評価を行い，一定の条件下で応用に給することができる光源となることを示した．
最後に，利得を付与した微小光共振器を用いると自励モード動機が実現できることが期待できる．我々はその条件を理論的に明らかにするとともに，可飽和吸収を有するグラフェンのトランスファ技術を開拓した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
MgF2微小光共振器においての任意のコム生成が可能となり，制御性が当初想定していた以上に得られることがわかった．また，その成果をハイインパクト論文誌に成果発表したので．また，SiN微小光共振器において，ソリトンコム以外のコム状態の開拓が進んでいる．これも当初の計画以上の成果といえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度に開拓したMgF2微小光共振器の動的な共振波長や繰り返し周波数制御を活用して，波長固定レーザを用いてもMgF2微小光共振器でコムを生成させる技術を開拓する．これは，超高安定な波長固定したレーザをマイクロコムの生成に使えることを可能とする技術であり，究極的な低ノイズ光コムの生成へと結びつく．
利得のある微小光共振器を用いた自励モードロックパルスの実現においては，利得のある共振器と利得のない共振器を結合させる結合共振器系を導入し，その系で特異的に得られるExceptional Pointの物理を活用してモードロックを実現させる．マイクロコム研究と非エルミート結合モードの分野を融合させ，新たなモードロックの手法を開拓するのみならず，新たな研究領域の開拓につながる研究となる．
SiN微小光共振器では，引き続きマイクロコムのカオス同期に取り組み，カオス秘匿通信の研究を進捗させる．また，300GHzのTHz生成の研究を促進させ，THz研究への新たな展開も進める．
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[Presentation] FEC-free optical data transmission with a chip-integrated microresonator frequency comb source2022
Author(s)
S. Kogure, T. Ohtsuka, S. Fujii, H. Kumazaki, S Tanaka, Y. Hashimoto, Y. Kobayashi, T. Araki, K. Furusawa, N. Sekine, and T. Tanabe
Organizer
CLEO:2022
Int'l Joint Research
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