新規なシステム構成による光Ａ／Ｄ変換の物理的限界を超える高分解能化に関する研究

• Project/Area Number: 14J01585
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Communication/Network engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 永島 知貴 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 光A/D変換 / 光信号処理 / 光ファイバ / 光パルス / 光通信 / 非線形光学効果

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、新規なシステム構成による光A/D変換の物理的限界を超える高分解能化を目的とする。本年度は、光標本化から光符号化まで通した提案手法を用いた全光A/D変換の連続動作の実証、および光A/D変換の性能評価の応用例である光フラクショナルOFDM通信方式の詳細な特性評価と光A/D変換との接続動作の実証を行った。得られた成果は以下のとおりである。
１、5 GHzの正弦波を入力信号として、40 GS/sサンプリングレート条件下で3 bitの光量子化に提案手法による1 bitの分解能向上を適応した40 GS/s 4 bit 全光A/D変換の実証を行った。各ビット出力がバイナリ信号として出力されていることを確認し、入力強度と各ビットの出力強度の関係から有効ビット数は3.8 bitと推定された。本性能は、これまで報告されている全光A/D変換の連続動作の実証のなかで 最も良いものである。
２、光A/D変換の性能評価の応用例として検討している光フラクショナルOFDM通信方式について詳細な特性を評価するため、光フラクショナルOFDMへのサイクリックプレフィクスの導入におけるフラクショナルフーリエ変換のパラメータと受信信号品質の関係の詳細な解析を行った。さらに、これまでの光フラクショナルOFDM通信方式の特性評価をもとに、提案する光A/D変換を用いた光フラクショナルOFDM信号の受信について実証を行った。2つのバイナリ信号によって4レベルに強度変調された光信号が多重化された光フラクショナルOFDM信号を伝送し、多重分離後の受信信号を2ビットの全光A/D変換に入力した。その結果、全光A/D変換によって2つのバイナリ信号に復調できることを確認し、信号伝送の信頼性を示すビットエラーレート測定によりそれぞれのバイナリ信号ともに十分な信頼性が得られることを実証した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 40 GSample/s All-Optical Analog to Digital Conversion with Resolution Degradation Prevention (2017)
  • Author(s): T. Nagashima, M. Hasegawa, and T. Konishi
  • Journal Title: IEEE Photonics Technology Letters Volume: 29 Issue: 1 Pages: 74-77
  • DOI: 10.1109/lpt.2016.2628868
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Experimental demonstration of cyclic prefix insertion for all-optical fractional OFDM (2017)
  • Author(s): T. Nagashima, G. Cincotti, T. Murakawa, S. Shimizu, M. Hasegawa, K. Hattori, M. Okuno, S. Mino, A. Himeno, N. Wada, H. Uenohara, and T. Konishi
  • Journal Title: Optics Communications Volume: 396 Pages: 185-190
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cost effective all-optical fractional OFDM receiver using an arrayed waveguide grating (2016)
  • Author(s): T. Nagashima, G. Cincotti, T. Murakawa, S. Shimizu, M. Hasegawa, K. Hattori, M. Okuno, S. Mino, A. Himeno, N. Wada, H. Uenohara, and T. Konishi
  • Journal Title: Optical Fiber Technology Volume: 32 Pages: 119-122
  • DOI: 10.1016/j.yofte.2016.10.004
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Quantization error improvement for optical quantization using dual rail configuration (2015)
  • Author(s): T. Nagashima, M. Hasegawa, T. Murakawa, and T. Konishi
  • Journal Title: IEICE Transactions on Electronics Volume: 98-C Pages: 808-815
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 全光フラクショナル OFDM 方式の受信段における多値変調信号と全光アナロクデジタル変換の接続確認 (2017)
  • Author(s): 永島 知貴、Gabriella Cincotti、村川 卓弥、清水 智、長谷川 誠、服部 邦典、奥野 将之、美野 真司、姫野 明、和田 尚也、植之原 裕之、小西 毅
  • Organizer: フォトニックネットワーク研究会
  • Place of Presentation: 沖縄県石垣市 大濱信泉記念館
• [Presentation] アレイ導波路回折格子型受信機 を用いた低コスト全光フラクショナルOFDM伝送の実験的検討 (2016)
  • Author(s): 永島 知貴, ガブリエラ シンコッティ, 村川 卓弥, 清水 智, 長谷川 誠, ガブリエラ シンコッティ, 服部 邦典, 奥野 将之, 美野 真司, 姫野 明, 和田 尚也, 植之原 裕之, 小西 毅
  • Organizer: フォトニックネットワーク研究会
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市 神戸市産業振興センター
  • Year and Date: 2016-01-29
• [Presentation] Cost Effective Fractional OFDM Receiver using Arrayed Waveguide Grating (2016)
  • Author(s): T. Nagashima, G. Cincotti, T. Murakawa, S. Shimizu, M. Hasegawa, K. Hattori, M. Okuno, S. Mino, A. Himeno, N. Wada, H. Uenohara, and T. Konishi
  • Organizer: Optoelectronics and Communications Conference / International Conference on Photonics in Switching
  • Place of Presentation: Niigata, Japan
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Sampling Rate Independent Resolution Upgrade for All-Optical Analog-to-Digital Conversion (2015)
  • Author(s): T. Nagashima, M. Hasegawa, and T. Konishi
  • Organizer: Asia Communications and Photonics Conference 2015
  • Place of Presentation: Hong Kong, China
  • Year and Date: 2015-11-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] PAPR Management of All-Optical OFDM Signal using Fractional Fourier Transform for Fibre Nonlinearity Mitigation (2015)
  • Author(s): T. Nagashima, G. Cincotti ,T. Murakawa, S. Shimizu, M. Hasegawa, K. Hattori, M. Okuno, S. Mino, A. Himeno, N. Wada, H. Uenohara, T. Konishi
  • Organizer: 41st European Conference on Optical Communication
  • Place of Presentation: Valencia, Spain
  • Year and Date: 2015-09-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cyclic Prefix Insertion for All-optical Fractional OFDM (2015)
  • Author(s): T. Nagashima, G. Cincotti ,T. Murakawa, S. Shimizu, M. Hasegawa, K. Hattori, M. Okuno, S. Mino, A. Himeno, N. Wada, H. Uenohara, T. Konishi
  • Organizer: Photonics in Switching Conference 2015
  • Place of Presentation: Flourence, Italy
  • Year and Date: 2015-09-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 光フラクショナルOFDM方式を用いた多値変調信号に対する非線形光学効果の影響低減についての評価 (2015)
  • Author(s): 永島 知貴，村川 卓弥，長谷川 誠，清水 智，ガブリエラ シンコッティ，服部 邦典，奥野 将之，美野 真司，姫野 明，和田 尚也，植之原 裕行，小西 毅
  • Organizer: フォトニックネットワーク研究会
  • Place of Presentation: 沖縄県青年会館（沖縄県那覇市）
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] Effect Maximization of Quantization Step Slicing Approach for Resolution Improvement in Optical Quantization (2014)
  • Author(s): T. Nagashima, M. Hasegawa, T. Murakawa,T. Konishi
  • Organizer: 2014 International Topical Meeting on Microwave Photonics / The 9th Asia-Pacific Microwave Photonics Conference MWP / APMP 2014
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-10-21
• [Presentation] 光フラクショナルOFDM方式における伝送中の非線形光学効果低減についての評価 (2014)
  • Author(s): 永島 知貴，村川 卓弥，長谷川 誠，清水 智，ガブリエラ シンコッティ，服部 邦典，奥野 将之，美野 真司，姫野 明，和田 尚也，植之原 裕行，小西 毅
  • Organizer: 電子情報通信学会 2014年ソサイエティ大会
  • Place of Presentation: 徳島大学（徳島県徳島市）
  • Year and Date: 2014-09-23
• [Presentation] 光フラクショナルOFDM方式におけるピーク 強度対平均強度比の低減効果についての評価 (2014)
  • Author(s): 永島 知貴，村川 卓弥，長谷川 誠，清水 智，ガブリエラ シンコッティ，服部 邦典，奥野 将之，美野 真司，姫野 明，和田 尚也，植之原 裕行，小西 毅
  • Organizer: フォトニックネットワーク研究会
  • Place of Presentation: 定山渓グランドホテル（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-04
• [Remarks] フォトニック情報工学研究室ホームページ
  • URL: http://www-photonics.mls.eng.osaka-u.ac.jp/
• [Remarks] 大阪大学大学院工学研究科生命先端工学専攻物質生命工学コースフォトニック情報工学領域ホームページ
  • URL: http://www-photonics.mls.eng.osaka-u.ac.jp/