2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on a novel modulation scheme for optical fiber communication based on nonlinear wave theory
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19H02140
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
丸田 章博 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40252613)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三科 健 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90466368)
久野 大介 大阪大学, 工学研究科, 助教 (40802088)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光ファイバ通信 / 変復調方式 / 非線形光学効果 / 可積分系 / 逆散乱変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光固有値変調方式は、ファイバ中の光パルスの伝搬が非線形シュレディンガー方程式で記述される限り、逆散乱変換で用いられる固有値方程式の固有値が保存量となることを理論的根拠とする変調方式である。そのため、送信側で変調された固有値を、受信側で誤りなく、かつ、効率的に取り出すことが、この方式の最重要課題である。そのためには、コヒーレント受信された複素包絡線振幅を離散時間サンプリングして得られた複素数の時系列データを代入した固有値方程式を数値的に解いて、如何に正確かつ効率的に固有値を求めるかが重要である。
令和元年度には、4個の固有値の有無に情報をのせた16値信号（ビットレート2.5Gbit/s）を生成し、全長3,000kmの非零分散シフトファイバ(NZ-DSF)からなる伝送路を伝搬後の誤り率が3.8*10＾(-3)以下となるような復調アルゴリズムとして、機械学習を用いた復調法を考案し、その実験的検証を行った。その成果は光ファイバ通信に関する最も権威ある国際会議であるOFC(The Optical Networking and Communication Conference & Exhibition)においてTop-scored paperに選定された。また、摂動逆散乱変換を用いて複数の固有値に対する送信端での雑音の影響を定量的に評価する方法を提案し、数値シミュレーションおよび実験によって得られる結果とよく一致することを確認した。この方法によって、雑音影響下での固有値通信システムの最適設計が可能となる。さらに、これまでの光固有値変調方式に関する成果をまとめた招待講演を国内外で行い、研究成果の発信につとめた。
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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
新型コロナウイルス感染症の流行によって、予定していた国際会議への参加が中止となり、成果発表に遅れが生じているが、研究自体については概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までの研究結果に基づき、本年度は以下の研究を実施する。
(1)雑音の影響を考慮した固有値の最適配置について、計算機シミュレーションによる検討を行う。また、光増幅器を周期的に配置した伝送系において、光増幅器で加わる雑音の影響を定量的に評価する方法を考案し、その妥当性について検証する。
(2)8個の固有値の有無に情報をのせた256値信号（ビットレート5Gbit/s）を生成し、3,000km のNZ-DSF からなる伝送路を伝搬後の誤り率が10＾(-2)以下となるように、前年度に考案した復調アルゴリズムのアップグレードを行う。
(3)光固有値変調信号の波長分割多重伝送を行った場合、チャネル内で生じる非線形効果である自己位相変調に加えて、チャネル間で生じる非線形光学効果である相互位相変調や四光波混合によって、より複雑な信号歪みが発生することを考慮する必要がある。そのため、波長チャネル数を2または3とし、波長分割多重伝送を行った場合の非線形伝送技術に適した復調アルゴリズムを考案する。
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Research Products
(16 results)
