• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

非線形光学効果と電気光学効果を用いた光電融合コヒーレントシリアルパラレル信号処理

研究課題

研究課題/領域番号 21K04067
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関東京理科大学

研究代表者

福地 裕  東京理科大学, 工学部電気工学科, 准教授 (70366433)

研究分担者 宮内 亮一  東京理科大学, 創域理工学部電気電子情報工学科, 講師 (80843838)
前田 譲治  東京理科大学, 創域理工学部電気電子情報工学科, 教授 (10256670)
平田 孝志  関西大学, システム理工学部, 教授 (10510472)
木村 共孝  同志社大学, 理工学部, 准教授 (20756382)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード先端機能デバイス / 超高速情報処理 / 光スイッチ / フォトニックネットワーク / 先端的通信
研究開始時の研究の概要

本研究課題では理論と実験の両面から、分極反転周期変調擬似位相整合(QPM)ニオブ酸リチウム(LN)アレイ光導波路に電圧制御機能を搭載した光-電気ハイブリッド信号処理デバイスを創出する。当該素子の結晶・構造パラメータを自在に制御することにより、高次の非線形光学効果に基づく光段コヒーレントシリアル-パラレル信号処理と、電気光学効果に基づく電気段シンセサイジングを同時に実現する。これらの巧みな合成動作に基づく先進信号処理技術を開拓する。

研究実績の概要

光通信に関するムーアの法則によれば、容量と距離の積が4年間でおおよそ10倍になるとされている。ブロードバンドインターネットを基軸とする高度情報化社会では、バックボーン光ネットワークに近い将来エクサビット毎秒級の超大容量性が要求される。当該システムを構築するため、ディジタルコヒーレント光通信システムに関する研究が2000年代から活発化しており、ネットワークの高度化には超高速広帯域で高機能な中継ノードが必須となる。
本研究では、理論と実験の両面から、分極反転周期変調擬似位相整合ニオブ酸リチウムアレイ光導波路における高次の非線形光学効果と多次元の電気光学効果を巧みに合成した、光-電気融合シリアル-パラレル信号処理を考案している。光子と電子に秘めた普遍的特質を活かし合い、超高速広帯域でスマートなコヒーレントノードの実現を目指している。
今年度の主な研究成果は、次の通りである。参画研究者全員の専門性を活かすことにより、各種の変調信号処理、フォーマット変換、アドドロップ、チューナブルチャネル交換、セレクティブチャネル交換、雑音抑圧、信号再生、周波数コム生成、スペクトル整形、時間波形整形等の課題に取り組んだ。
これらの研究成果について、大学のホームページやオープンキャンパス、パンフレットや国内外の学会等において、広く社会と国民に発信した。さらに、本研究の課題や問題点、改善法等を検証し、翌年度の研究方策を立てた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究課題の現在までの進捗状況について、やや遅れが生じている理由は次の通りである。
当初予想していなかった既に整備済みの数値計算用電子計算機に一部不具合が生じた影響により、当初の研究計画後半の最適化デバイス設計・試作、各種実験、理論との比較検証、研究の総括、成果公表等に順次遅れが生じ、当該研究遂行計画が当初より若干遅れが生じてしまった。具体的には、各種消耗品や最適設計の設備備品の準備、統合作業や、学会発表旅費の支出等に遅れが生じ、現時点でもこれらの遅れを完全には取り戻せていない。
以上を踏まえて今年度は、当初の研究計画の内容は変えない範囲において、1年間の期間延長した研究計画を再構築することにした。

今後の研究の推進方策

今後の研究の推進方策は、次の通りである。今年度に引き続き翌年度も、これまでの研究成果を踏まえて、各種の光-電気融合信号処理についての実験や、本研究の総括と公表等に取り組む予定である。
具体的には、参画研究者全員の専門性を活かすことにより、各種多値変調信号の一括生成、増幅、変調フォーマット変換、アドドロップ、チューナブルチャネル交換、セレクティブチャネル交換、雑音抑圧、信号再生、任意位相周波数コム生成、スペクトル整形、時間波形整形等の課題に引き続き取り組む予定である。またもし可能であれば、研究の進展も見据えて、かなり難関であるが人工ニューロンや量子回路等も創生したい。
最後に4年間の全研究成果について、各大学のホームページやオープンキャンパス、各種セミナーでのブース展示や学会等、広く社会と国民に発信する予定である。さらに、本研究の課題や問題点、改善法等の検証を経て、産学連携や国際連携の研究プロジェクト等への発展も目指したい。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Static routing and spectrum allocation method for design of low-power elastic optical networks with multifiber environments2021

    • 著者名/発表者名
      Takanori Kudo, Tomotaka Kimura, Yutaka Fukuchi, and Kouji Hirata
    • 雑誌名

      Optical Switching and Networking

      巻: 40 ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Fractional-N all digital frequency locked loop with robustness for PVT variation and its application for the microcontroller unit2021

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Miyauchi, Akio Yoshida, Shuya Nakano, Hiroki Tamura, Koichi Tanno, Yutaka Fukuchi, Yukio Kawamura, Yuki Kodama, and Yuichi Sekiya
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Inf. and Syst.

      巻: E104-D ページ: 1146-1153

    • NAID

      130008070396

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Synthesis of scintillation glasses and glass ceramics with Hf by using floating zone furnace2024

    • 著者名/発表者名
      Daiki Shiratori, Akihiro Nishikawa, Daisuke Nakauchi, Yutaka Fukuchi, and Takayuki Yanagida
    • 学会等名
      The 48-th International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC 2024)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] SDM-EONにおける対向伝搬方式を用いた計算量削減のための静的RSCA手法2024

    • 著者名/発表者名
      石川 祥吾, 福地 裕, 平田 孝志
    • 学会等名
      電気学会通信研究会 (CMN 2024)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Eu:KBaPO4中のEuイオンにおける電離放射線による価数変化現象2024

    • 著者名/発表者名
      白鳥 大毅, 福地 裕, 柳田 健之
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2024年年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Eu:KSrPO4セラミックスが示すラジオフォトルミネッセンス特性評価2024

    • 著者名/発表者名
      白鳥 大毅, 福地 裕, 柳田 健之
    • 学会等名
      2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Eu:NaCaPO4セラミックスにおけるEu濃度の変化によるラジオフォトルミネッセンス特性への影響2024

    • 著者名/発表者名
      早乙女 倭斗, 西川 晃弘, 白鳥 大毅, 福地 裕, 柳田 健之
    • 学会等名
      2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Ultra-fast operation of all-optical gate switches using cascaded second-order nonlinear effect in quasi-phase-matched LiNbO3 devices2023

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Fukuchi and Ryoichi Miyauchi
    • 学会等名
      The 12-th Advanced Lasers and Photon Sources (ALPS 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of the digital assisted current mirror using completely symmetrical structure2023

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Umemoto, Ryoichi Miyauchi, Keisuke Kondo, and Yutaka Fukuchi
    • 学会等名
      The 32-nd International Workshop on Post-Binary ULSI Systems (ULSIWS 2023) and the IEEE 53-rd Annual International Symposium on Multiple-Valued Logic (ISMVL 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EONにおけるコア間クロストークと周波数利用効率を考慮した静的RMLSA手法2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 衛人, 福地 裕, 平田 孝志
    • 学会等名
      電気学会通信研究会 (CMN 2023)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] The novel correction technique for PVT variation of CMOS operational amplifier using digital assist2022

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Umemoto, Ryoichi Miyauchi, Yu Muramatsu, Genki Abe, and Yutaka Fukuchi
    • 学会等名
      The 37-th International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications (ITC-CSCC 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of all-optical gate switch employing quasi-phase-matched lithium niobate devices2022

    • 著者名/発表者名
      Genki Abe, Shotaro Umemoto, Ryoichi Miyauchi, and Yutaka Fukuchi
    • 学会等名
      The 22-nd International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices (NUSOD 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 擬似位相整合ニオブ酸リチウムを用いた全光学的ゲートスイッチの特性2022

    • 著者名/発表者名
      阿部 元気, 梅本 翔多郎, 宮内 亮一, 福地 裕
    • 学会等名
      2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 擬似位相整合二オブ酸リチウム光導波路を用いた全光スイッチの特性2022

    • 著者名/発表者名
      阿部 元気, 宮内 亮一, 福地 裕
    • 学会等名
      電子情報通信学会フォトニックネットワーク研究会 (PN 2022)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Rational harmonic mode-locked bismuth-based fiber ring laser2021

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Fukuchi, Yu Muramatsu, and Ryoichi Miyauchi
    • 学会等名
      OptoElectronics and Communications Conference (OECC 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] All-optical 40-GHz switch using cascade nonlinearities in a quasi-phase-matched lithium niobate waveguide2021

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Fukuchi and Joji Maeda
    • 学会等名
      Nonlinear Optics (NLO 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stable, wavelength-tunable and amplitude-equalized rational harmonic mode-locked laser employing a short bismuth-oxide-based highly nonlinear erbium-doped fiber2021

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Fukuchi
    • 学会等名
      The 11-th International Conference on Electronics, Communications and Networks (CECNET 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi