超高速光パラボラパルスの発生と光伝送・信号処理への応用

• 研究課題/領域番号: 21676003
• 研究種目: 若手研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 通信・ネットワーク工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 廣岡 俊彦 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (40344733)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 65,650千円 (直接経費: 50,500千円、間接経費: 15,150千円); 2011年度: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円); 2010年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2009年度: 25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円)
• キーワード: 高速光伝送 / 光時分割多重 / 超短光パルス / 光パラボラパルス / 光信号処理 / 光位相変調 / 光スイッチ / 光多重分離

研究概要

本年度はまず、従来用いてきたアレイ導波路回折格子の代わりに、周波数分解能が1GHzの液晶型波長選択光スイッチを波形整形回路として新たに用いることにより、簡便で且つ高精度なパラボラ光パルスの発生に初めて成功した。従来の手法では光スペクトルの縦モードを1本ずつ分波し各々の強度と位相を制御していたのに対し、本回路は光スペクトルを液晶型の変調器で制御しており、液晶をシリコン基板上に形成することにより高い分解能を実現している。その結果、縦モードを分波することなくスペクトルを制御できるため、波形整形の自由度が飛躍的に向上している。さらに、強度変調の消光比も15 dB以上向上しており、波形の高精度化だけでなくS/Nも大幅に改善することに成功した。
また、パラボラ光パルスの新たな応用として、時間領域光フーリエ変換(OFT)を位相比較器として用いた超高速光信号のクロック抽出回路を提案した。この手法は、OFTを用いて高速の光パルス列を周波数軸上のスペクトル列に変換し、OFT回路中の位相変調ピークからのずれ量を狭帯域光フィルタを用いて検出している。これを誤差信号としてPLL制御を行なうことによりクロック信号を抽出している。実際に本手法を用いて、640 Gbit/s OTDM信号から40 GHzのクロック抽出を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Single-channel 1.28 Tbit/s-525 km DQPSK transmission using ultrafast time-domain optical Fourier transformation and nonlinear optical loop mirror (2011)
  • 著者名/発表者名: P.Guan, H.C.Hansen Mulvad, Y.Tomiyama, T.Hirano, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Communications 巻: E94-B ページ: 430-436
  • NAID: 10028230390
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-channel 400-Gb/s OTDM-32 RZ/QAM coherent transmission over 225 km using an optical phase-locked loop technique (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kasai, T.Omiya, P.Guan, M.Yoshida, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters 巻: 22 ページ: 562-564
  • 査読あり
• [雑誌論文] 640-Gb/s/channel single-polarization DPSK transmission over 525 km with ultrafast time-domain optical Fourier transformation (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Hirano, P.Guan, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters 巻: 22 ページ: 1042-1044
  • 査読あり
• [雑誌論文] High time-resolution 640-Gb/s clock recovery using time-domain optical Fourier transformation and narrowband optical filter (2010)
  • 著者名/発表者名: P.Guan, H.C.Hansen Mulvad, K.Kasai, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters 巻: 22 ページ: 1735-1737
  • 査読あり
• [雑誌論文] 640Gbit/s/channel single-polarization DPSK transmission over 525km with ultrafast time-domain optical Fourier transformation (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Hirano, P.Guan, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters 22(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] All-optical demultiplexing of 640-Gb/s OTDM-DPSK signal using a semiconductor SMZ switch (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Hirooka, M.Okazaki, T.Hirano, P.Guan, M.Nakazawa, S.Nakamura
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters 21 ページ: 1574-1576
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-penalty 5x320Gbit/s/single-channel WDM DPSK transmission over 525km using time-domain optical Fourier transformation (2009)
  • 著者名/発表者名: P.Guan, M.Okazaki, T.Hirano, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters 21 ページ: 1579-1581
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊藤弘昌(編)
  • 雑誌名: フォトニクス基礎(朝倉書店) ページ: 130-170
• [学会発表] 時間領域光フーリエ変換および狭帯域光フィルタを用いた640 Gbit/sクロック抽出回路 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関鵬宇・Hans Christian Hansen Mulvad・葛西恵介・廣岡俊彦・中沢正隆
  • 学会等名: 電子情報通信学会2011年総合大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 超高速偏波多重伝送におけるPMDおよびPDLによるクロストークの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 廣岡俊彦・平野敏行・関鵬宇・中沢正隆
  • 学会等名: 電子情報通信学会2011年総合大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-03-14
• [学会発表] New PMD-induced crosstalk in the presence of PDL in a polarization-multiplexed ultrahigh-speed transmission (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Hirooka, T.Hirano, P.Guan, M.Nakazawa
  • 学会等名: Optical Fiber Communication Conference (OFC) 2011
  • 発表場所: Los Angeles, USA
  • 年月日: 2011-03-10
• [学会発表] Recent progress on ultra-high speed and multi level coherent transmission (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Hirooka, M.Nakazawa
  • 学会等名: Photonics 2010
  • 発表場所: Guwahati, India
  • 年月日: 2010-12-13
• [学会発表] 超高速時間領域光フーリエ変換法による1.28 Tbit/s/ch-525 km単一偏波DQPSK伝送 (2010)
  • 著者名/発表者名: 冨山祐太朗・関鵬宇・Hans Christian Hansen Mulvad・平野敏行・廣岡俊彦・中沢正隆
  • 学会等名: 電子情報通信学会光通信システム研究会
  • 発表場所: 門司
  • 年月日: 2010-10-29
• [学会発表] 1.28 Tbit/s/channel single-polarization DQPSK transmission over 525 km using ultrafast time-domain optical Fourier transformation (2010)
  • 著者名/発表者名: P.Guan, H.C.Hansen Mulvad, Y.Tomiyama, T.Hirano, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • 学会等名: European Conference on Optical Communication (ECOC) 2010
  • 発表場所: Turin, Italy
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] High-resolution 640 Gbit/s clock recovery using time-domain optical Fourier transformation and narrowband optical filter (2010)
  • 著者名/発表者名: H.C.Hansen Mulvad, P.Guan, K.Kasai, T.Hirooka, M.Nakazawa
  • 学会等名: European Conference on Optical Communication (ECOC) 2010
  • 発表場所: Turin, Italy
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] 超高速時間領域光フーリエ変換法による1.28 Tbit/s/ch-525 km単一偏波DQPSK伝送 (2010)
  • 著者名/発表者名: 冨山祐太朗・関鵬宇・Hans Christian Hansen Mulvad・平野敏行・廣岡俊彦・中沢正隆
  • 学会等名: 電子情報通信学会2010年ソサイエティ大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] 640Gbit/s Single-Polarization DPSK Transmission over 525km with Time-Domain Optical Fourier Transformation in a Round-Trip Configuration (2010)
  • 著者名/発表者名: 平野敏行, P.Guan, 廣岡俊彦, 中沢正隆
  • 学会等名: OFC 2010
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2010-03-25
• [学会発表] Recent Progress on OTDM Terabit/s Transmission and Their Future (2010)
  • 著者名/発表者名: 廣岡俊彦
  • 学会等名: OFC 2010
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2010-03-24
• [学会発表] 超高速時間領域光フーリエ変換器を用いた単一偏波640Gbit/s/channel-525km DPSK伝送 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平野敏行, 関鵬宇, 廣岡俊彦, 中沢正隆
  • 学会等名: 電子情報通信学会2010年総合大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Low-penalty 5x320Gbit/s(1.6 Tbit/s)WDM DPSK transmission over 525km using time-domain optical Fourier transformation (2009)
  • 著者名/発表者名: P.Guan, M.Okazaki, 平野敏行, 廣岡俊彦, 中沢正隆
  • 学会等名: ECOC 2009
  • 発表場所: Wien, Austria
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] All-optical demultiplexing of 640Gbit/s OTDM-DPSK signal using a semiconductor SMZ switch (2009)
  • 著者名/発表者名: 廣岡俊彦, M.Okazaki, 平野敏行, P.Guan, M.中沢正隆, S.Nakamura
  • 学会等名: ECOC 2009
  • 発表場所: Wien, Austria
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] 時間領域光フーリエ変換法による320Gbit/s/ch WDM信号の525km伝送 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関鵬宇・廣岡俊彦・中沢正隆
  • 学会等名: 電子情報通信学会2009年ソサイエティ大会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] Low-penalty 5x320Gbit/s(1.6 Tbit/s)WDM DPSK Transmission over 525km Using Time-domain Optical Fourier Transformation (2009)
  • 著者名/発表者名: 関鵬宇, 廣岡俊彦, 中沢正隆
  • 学会等名: 平成21年度電気関係学会東北支部連合大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-08-20
• [学会発表] 時間領域光フーリエ変換法による320Gbit/s WDM信号の500km伝送 (2009)
  • 著者名/発表者名: 廣岡俊彦, 関鵬宇, 中沢正隆
  • 学会等名: 電子情報通信学会第2回超高速光エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-08-06
• [学会発表] Ultrafast transmission technology using time-domain optical Fourier transformation (2009)
  • 著者名/発表者名: 廣岡俊彦, 中沢正隆
  • 学会等名: IEEE/LEOS Summer Topicals 2009
  • 発表場所: Newport Beach, USA
  • 年月日: 2009-07-20
• [備考]
  • URL: http://www.nakazawa.riec.tohoku.ac.jp
• [備考]
  • URL: http://www.nakazawa.riec.tohoku.ac.jp
• [産業財産権] 光ナイキストパルス伝送 (2011)
  • 発明者名: 中沢正隆, 廣岡俊彦, 吉田真人, 葛西恵介
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 2011-035694
  • 出願年月日: 2011-02-22
• [産業財産権] 超高速光パルスの波形歪み除去装置及び方法 (2010)
  • 発明者名: 廣岡俊彦, 中沢正隆
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 2010-038885
  • 出願年月日: 2010-02-24