2021 Fiscal Year Research-status Report
周波数領域光信号処理を利用した最適化演算加速器に関する研究
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20K05377
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
清水 智 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワーク研究所フォトニックICT研究センター, 主任研究員 (10533440)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 半導体光増幅器 / 光コム / 光コヒーレント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，昨年度に確立したコヒーレントアナライザーを用いた広帯域光コム観測技術を用いて，半導体光増幅器(SOA)に入力した光短パルスの振幅と位相の変化を観測することに成功し光演算加速器への適用可能性を示した．本研究では広帯域な光コム信号がSOAを通過する際，コムの各周波数成分間相互作用による振幅・位相変化を演算加速器として利用することを提案している．そのため，コム状のスペクトルを持つ光短パルスをSOAへ入力した際にどの程度振幅と位相が変化するかを観測する必要がある．今回パルス幅約20psの光短パルスを入力しその振幅・位相変化を時間・周波数両領域で詳細に観測することにはじめて成功し，高パワー入力条件の下で大きな振幅と位相の変化が得られることを示した．具体的には，帯域幅225GHz，パルス幅約20ps，繰り返し間隔640ps(繰り返し周波数1.5625GHz)の信号をピークパワー+12dBmで入力し，入力信号に対する出力信号の振幅・位相変化を観測した．入力信号帯域外に新たな周波数成分が生成されるとともに入力信号帯域の周波数成分における振幅と位相が大きく変化する様子が観測された．本研究成果は，光コム信号がSOAを通過することによりその振幅・位相が大きく変化することを示すものであり，演算加速器への適用可能性を示す成果として非常に意義があると考えている．
数値シミュレーション検討に関して，上記の実験検討で使用したSOAの利得スペクトルを測定することにより数値計算モデルのパラメータを抽出し，実験検討と対応する数値計算モデルを構築した．このモデルを用いて上記の実験を数値計算上で再現し，結果の傾向が一致することが確認できた．これにより数値計算上である程度実験を再現することが可能となり，実験結果の検証や現状では実験が困難な条件での検討が可能となり今後の検討に非常に有用な成果であると考えている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウィルスによる在宅勤務推進のため，実験による検討を十分に行うことが出来ずやや遅延が生じている．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の成果を踏まえて，SOAに入力する光コム信号の振幅・位相に変化を与えた際の出力の振幅・位相変化について実験的に検討し，光リザバーとして基礎的な動作検討を予定している．
また，数値シミュレーションを活用して実験上では再現が難しい入力条件等についても挙動を解析していく．
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| Causes of Carryover |
半導体デバイスの購入を予定していたが， 新型コロナウィルスの影響により納期が見通せないことから本年度は購入を見送った．次年度に改めて検討し購入する予定である．
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