リング共振器型分布ファイバラマンレーザー増幅を用いた長距離光中継伝送方式の研究

Research Project

Project/Area Number	18H01447
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
Research Institution	Ritsumeikan University
Principal Investigator	佐野明秀立命館大学, 理工学部, 教授 (20731904)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000) Fiscal Year 2020: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000) Fiscal Year 2019: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000) Fiscal Year 2018: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Keywords	光通信 / 光ファイバ / ラマン増幅
Outline of Annual Research Achievements	リング共振器型分布ファイバラマンレーザー増幅（DRLA）による光増幅中継系に関して、計算機シミュレーションによる増幅特性の解析を行うとともに、増幅基本特性の測定実験と変調信号を用いた伝送実験により動作を検証した。シミュレーションでは、信号および雑音成分の光ファイバ伝搬を記述する微分方程式に基づく数値解析により、2次励起光の相対強度雑音(RIN)が信号光に及ぼす影響（RINトランスファー）の周波数依存性に関する解析を行った。本解析により、リング共振器型DRLAはファイバグレーティング(FBG)を用いたDRLA（従来方式）と比較して信号光のファイバ長手方向のパワー変化は少し低下するものの、RINトランスファーについては10 kHz以上の周波数帯において低減できることを確認した。次に、上記のシミュレーション結果を検証する実験を実施し、増幅特性およびRINトランスファーの測定を行った。本測定では、40 kmの標準シングルモードファイバを1340 nmおよび1360 nmの2次励起光を前方励起および後方励起にそれぞれ用いることにより9.1 dBのon-off利得が得られることを確認し、伝送路の損失を完全に補償できることを実証した。また、RINトランスファーが従来構成に比べて10 MHz以上の周波数領域において13 dB程度低減されることを確認した。さらに、変調信号を用いた伝送実験を実施した。この伝送実験では、10 Gbaudの偏波多重QPSK送信系およびディジタルコヒーレント受信系を構築し、80 kmの標準シングルモードファイバにおける伝送特性の測定を行った。この結果、提案構成では80 km伝送後においても送受信機直結の場合とほぼ同等の光雑音耐力特性が得られ、伝送後も顕著な劣化がみられないことが確認できた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 平成30年度における当初の計画は、計算機シミュレーションにより増幅特性、RINトランスファー特性の性能評価を行うことに加え、増幅特性の測定実験を行ってシミュレーションの結果を確認するとともに、送受信系を構築して送受対抗特性を確認することであった。実際には、これらに加えて平成31年度に予定していた標準シングルモードファイバ80 km１スパンでのディジタルコヒーレント伝送による検証も行い、良好な特性を確認することができた。
Strategy for Future Research Activity	平成30年度は1スパンの伝送系における増幅特性、信号伝送特性の評価を行ったが、今後は多中継系における長距離伝送に注力して検証を進める。多中継伝送でのRINトランスファーの累積特性について理論・実験の両面から解析を進め、提案構成による伝送距離の延伸効果を明確化する。信号伝送特性に関しては、周回伝送実験系を構築して2,000 kmを超える長距離伝送において従来方式との比較を行うことにより、提案構成の優位性を実証する。