2012 Fiscal Year Research-status Report
デジタル・コヒーレント光受信器を用いた波長パス光ネットワークの研究
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24656223
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
菊池 和朗 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50134458)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 情報通信工学 / フォトニックネットワーク |
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| Research Abstract |
矩形状バンドパス特性を持つナイキストフィルタは，符号間干渉なく，光信号帯域をシンボルレートまで狭帯域化できる。このフィルタを用いて光信号帯域を整形し，シンボルレートに等しい周波数間隔で隙間なく波長多重する方式は，ナイキストWDMと呼ばれる。しかしこの方式では，送信用レーザのわずかな周波数ドリフトにより，隣接チャンネル間のクロストークが避けられない。
２４年度は，ナイキストWDM信号の波長多重分離を行うために，クロストークを含む所望チャンネルの全帯域に対して適応FIRフィルタを作用させる方式を提案した。まず，この方式によりクロストークペナルティーを最小化できることを，シミュレーションにより示した。変調フォーマットとして，10 Gsymbol/s QPSK単一偏波信号を仮定し，2つの独立なチャンネルを用いて，クロストークによるパワーペナルティーを計算した。２つのチャンネルのパワーを同一にし，周波数間隔を可変にすることにより，クロストーク量を変化させた。送信信号スペクトルは，ロールオフ率0のナイキストフィルタを用いて矩形に整形した。
受信端では，雑音指数3dBの理想前置増幅器を用い，デジタルコヒーレント光受信器で復調を行った。所望信号を全帯域受信して適応FIRフィルタを用いた場合に，パワーペナルティーが最小になることがわかった。適応フィルタ振幅の制御によって，クロストーク抑圧によるパワーペナルティーの改善と信号帯域の削減によるパワーペナルティーの劣化が最適に調整され，クロストークの影響が最小になったと考えられる。この結果は実験によっても，確認された。
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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
位相・偏波ダイバーシティ光回路は，当初計画通り，平面石英光回路（PLC）で作製した。波長可変LOは，外部波長基準を参照することにより，ITUグリッドにその波長を固定する予定であったが，その実現には至らず，次年度の課題として残った。現状では信号光と局発光(LO)の周波数オフセットの変動が避けられないが，今回はこれを手動で制御することにより実験を行った。
受信器出力である各偏波成分に対する光複素振幅の同相，直交位相成分は，4チャンネルAD変換器によりデジタルデータに変換された後，DSP回路に送られデジタル信号処理される。今年度は，適応FIRフィルタを用いてナイキストWDM信号の波長多重分離を行うことにより，チャネル間クロストークの影響を最小化するアルゴリズムを開発した。本方法の有効性は，シミュレーションおよび実験により検証された。
以上のように，LOの波長制御を除いては，研究はおおむね当初計画通りに進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
波長可変LOは，外部波長基準を参照することにより，ITUグリッドにその波長を固定する。外部波長基準としては，温度制御されたエタロンを検討している。エタロンの最大透過波長にレーザ波長をロックするシステムを構築することにより，レーザの絶対周波数を10MHz程度に安定化することを目指す。これと同時に同一基板から作製された温度制御エタロンを用いて，送信レーザの波長安定化も試みる。信号レーザとLOレーザの絶対波長安定化により，オフセット周波数を10MHzオーダまで抑圧する。
オフセット周波数が抑圧されていれば，デジタル領域でのナイキストフィルタを用いて，ナイキストWDM信号の切れの良い波長多重分離が可能となると考えられる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
温度制御されたエタロンを用いた外部波長基準の試作は２４年度には実施されず，２５年度に延期された。このため，180万円が２５年度に繰り越された。２５年度は，この繰越金と２５年度交付予定の100万円を，以下のように使用する予定である。
(1)エタロン，恒温槽，光ファイバ結合など含むエタロンモジュールを２セット外注する。その見積額は250万円である。
(2)高精度温度制御回路を自作する。電子回路部品費に30万円を計上する。
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