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Intelligently Scalable Multiple Light Sources for Parallel Coherent LiDAR

研究課題

研究課題/領域番号 23K22760
補助金の研究課題番号 22H01490 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関九州大学

研究代表者

呂 国偉  九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (30599709)

研究分担者 品田 聡  国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワーク研究所フォトニックICT研究センター, 研究マネージャー (00392720)
千葉 明人  群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (30435789)
坂本 高秀  東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (70392727)
研究期間 (年度) 2024-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2025年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワードFour-wave Mixing / Coherent LiDAR / Optical Comb / Machine Learning / Parallel LiDAR / Optical comb source / Silicon photonics / parallel LiDAR / Four-wave mixing
研究開始時の研究の概要

We employ our developed pump-phase-noise-free optical multicast technique to generate multiple low phase-noise light sources optimized for long-range and parallel coherent LiDAR applications. Furthermore, through strategic pump configuration within a multicast setup via inverse system design, we achieve intelligent scalability, facilitating tailored scaling of the light sources.

研究実績の概要

This year, we published six refereed journal papers and five refereed conference papers, focusing on chirp-based modulation techniques and integrated photonic devices.In the area of chirp-based modulation, we studied a multi-carrier chirp format with index modulation to enhance receiver sensitivity and increase achievable bit rates. This approach is particularly promising for integration with chirp-based sensing technologies such as FMCW ranging and aligns with our ongoing efforts to develop FMCW-based sensing systems. It also holds potential for the advancement of integrated sensing and communication systems. In parallel, we demonstrated photonic integrated devices capable of ultra-fast electro-optic modulation. Notably, one of our works was published in Communications Materials and was recognized as one of the top 25 most downloaded papers in 2024, underscoring the impact and significance of our research in this field.

現在までの達成度
現在までの達成度

2: おおむね順調に進展している

理由

The research is progressing smoothly as planned. We have investigated the application of chirp modulation in communication systems, and in parallel, demonstrated several photonic chips enabling ultra-fast electro-optic modulation, which are key components for both optical sensing and communication. These complementary efforts have ensured steady and effective advancement of the project.

今後の研究の推進方策

In this fiscal year, we plan to focus on the demonstration of scalable optical comb generation for FMCW LiDAR. Depending on the progress, we will explore implementations based on either silicon nitride or AlGaAs-on-insulator platforms. Our goal is to realize a highly scalable and stable optical comb source suitable for integrated sensing applications.

報告書

(3件)
  • 2024 実施状況報告書
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2025 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 13件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 20件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Optical orthogonal chirp division multiplexing with chirp index modulation2025

    • 著者名/発表者名
      K. Luo, G.W. Lu, Z. Hu, H. Chen, H. Sato, and S. Yokoyama
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 50 号: 4 ページ: 1208-1211

    • DOI

      10.1364/ol.544048

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Generalized Equalization-Enhanced Phase Noise in Coherent Optical Transceivers Using Arbitrary Raised Cosine Filters2025

    • 著者名/発表者名
      Liu Yuheng、Yi Xingwen、Zhang Jing、Lu Guo-Wei、Li Fan
    • 雑誌名

      Journal of Lightwave Technology

      巻: 43 号: 2 ページ: 620-626

    • DOI

      10.1109/jlt.2024.3454977

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rapid and accurate bacteria identification through deep-learning-based two-dimensional Raman spectroscopy2024

    • 著者名/発表者名
      Liu Yichen、Gao Yisheng、Niu Rui、Zhang Zunyue、Lu Guo-Wei、Hu Haofeng、Liu Tiegen、Cheng Zhenzhou
    • 雑誌名

      Analytica Chimica Acta

      巻: 1332 ページ: 343376-343376

    • DOI

      10.1016/j.aca.2024.343376

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Across-dimensional optical constellation de-aggregations from QAMs to PAMs in optical transparent networks2024

    • 著者名/発表者名
      Cui Jiabin、Tan Yanxia、Lu Guo-Wei、Ji Yuefeng、Wen Huashun、Zhai Kunpeng、Li Ming、Zhu Ninghua
    • 雑誌名

      Optics & Laser Technology

      巻: 175 ページ: 110737-110737

    • DOI

      10.1016/j.optlastec.2024.110737

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultra-fast perovskite electro-optic modulator and multi-band transmission up to 300 Gbit s<SUP>-1</SUP>2024

    • 著者名/発表者名
      J. Mao, F. Uemura, S.A. Yazdani, Y. Yin, H. Sato, G.W. Lu, and S Yokoyama
    • 雑誌名

      Communications Materials

      巻: 5 号: 1 ページ: 114-114

    • DOI

      10.1038/s43246-024-00558-5

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient Direct Detection of Twin Single-Sideband Quadrature-Phase Shift Keying Using a Single Detector with Hierarchical Blind-Phase Search2024

    • 著者名/発表者名
      Zhang Hongbo、Liu Jiao、Lu Guo-Wei、Zhang Min、Wan Feng、Cai Ju、Ling Weiwei、Hu Liming
    • 雑誌名

      Photonics

      巻: 11 号: 7 ページ: 624-624

    • DOI

      10.3390/photonics11070624

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hierarchical blind phase search for correcting imperfect phase rotation in QAM signals synthesized via optical coherent superposition2024

    • 著者名/発表者名
      Zhang Hong-Bo、Lu Guo-Wei、Luo Kunping、Liu Jiao、Zhang Qianwu
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 32 号: 5 ページ: 7342-7342

    • DOI

      10.1364/oe.509523

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Special Issue “Photonics for Emerging Applications in Communication and Sensing”2023

    • 著者名/発表者名
      Lu Guo-Wei、Cheng Zhenzhou、Xiao Ting-Hui
    • 雑誌名

      Photonics

      巻: 10 号: 7 ページ: 738-738

    • DOI

      10.3390/photonics10070738

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Receiver IQ Imbalance and Skew Compensation for High Order Modulation Formats by Frequency Domain 4 × 2 MIMO2023

    • 著者名/発表者名
      Liang Junpeng、Chai Jia、Chen Xue、Lu Guo-Wei、Feng Zhenhua、Zhang Liangjun、Wang Weiming
    • 雑誌名

      Journal of Lightwave Technology

      巻: 41 号: 2 ページ: 558-569

    • DOI

      10.1109/jlt.2022.3219866

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optical Format Conversion and Interconnection Between 1D and 2D Constellations for Flexible Optical Transmission Networks2023

    • 著者名/発表者名
      Cui Jiabin、Wen Huashun、Lu Guo-Wei、Chen Yinfang、Zhai Kunpeng、Li Ming、Zhu Ninghua
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics

      巻: 29 号: 6: Photonic Signal Processing ページ: 1-10

    • DOI

      10.1109/jstqe.2023.3253846

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultra-compact spot size converter based on digital metamaterials2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Zan Hui、Chen Weicheng、Cheng Zhenzhou、Lu Guo-Wei、Wang Jiaqi
    • 雑誌名

      Optics Communications

      巻: 508 ページ: 127865-127865

    • DOI

      10.1016/j.optcom.2021.127865

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Compact waveguide bend with digital meta-structures on the silicon-on-insulator platform2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Zan Hui、Chen Weicheng、Sharma Tarun、Cheng Zhenzhou、Lu Guo-Wei、Wang Jiaqi
    • 雑誌名

      Optik

      巻: 259 ページ: 168968-168968

    • DOI

      10.1016/j.ijleo.2022.168968

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optical format interconversion nodes between OOK and QPSK enabled by a reconfigurable two-dimensional vector mover2022

    • 著者名/発表者名
      Cui Jiabin、Ji Yuefeng、Lu Guo-Wei、Wen Huashun、Zhai Kunpeng、Wang Xin、Zhu Ninghua
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 30 号: 18 ページ: 32577-32577

    • DOI

      10.1364/oe.465560

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 100 Gb/s NRZ OOK signal regeneration using four-wave mixing in a silicon waveguide with reverse-biased p-i-n junction2022

    • 著者名/発表者名
      Wen Hua Shun、Cui Jia Bin、Zhou Heng、Chen Yin Fang、Jin Ya、Xu Bo Rui、Zhai Kun Peng、Sun Jia Zheng、Guo Yuan Yuan、Wu Yan Ran、Chen Wen、Chen Wei、Wang Xin、Zhu Ning Hua、Lu Guo-Wei、Ji Gui Jun、Zhou Dennis Chi、Cheng Yiu-Kwok、Yang Da-quan、Li Ming
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 30 号: 21 ページ: 38077-38077

    • DOI

      10.1364/oe.471162

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Heterogeneous silicon-on-lithium niobate electro-optic modulator for 100-Gbaud modulation2022

    • 著者名/発表者名
      Jiawei Mao, Hiromu Sato, Guo-Wei Lu, and Shiyoshi Yokoyama
    • 雑誌名

      APL Photonics

      巻: 7 号: 12 ページ: 1261031-7

    • DOI

      10.1063/5.0109251

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Ultra-fast electro-optic modulator for multi-band transmission exceeding 300 Gbit/s2025

    • 著者名/発表者名
      Shiyoshi Yokoyama, Sahar Alasvand Yazdani, Yuexin Yin, Hiromu Sato, Guo-Wei Lu
    • 学会等名
      Proc. SPIE PC13363, Organic Photonic Materials and Devices XXVII
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly Reliable Si and Polymer Hybrid Modulators for High-speed Transmission2024

    • 著者名/発表者名
      S. Yokoyama, K. Rokumyo, H. Sato, Guo-Wei Lu
    • 学会等名
      IEEE Photonics Conference (IPC)
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Silicon and Polymer Hybrid Waveguide Modulator for O-Band Transmitters2024

    • 著者名/発表者名
      H Sato, T Kashino, D Maeda, S Chiba, Guo-Wei Lu, S Yokoyama
    • 学会等名
      IEEE Photonics Conference (IPC)
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coupling Q Factor Prediction of Broadband Pulley-Coupled Microring Resonator by Leveraging Feature-Pyramid CNN2024

    • 著者名/発表者名
      Hongbo Chen, Guo-Wei Lu, Shiyoshi Yokoyama
    • 学会等名
      Opto-Electronics and Communications Conference (OECC)
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Opitical Convolutional Neural Network and Reservoir Computing with EO Polymer/Si Hybrid Optical Modulator2024

    • 著者名/発表者名
      Akito Shinya, Koji Kida, Hiromu Sato, Guo-Wei Lu, Shiyoshi Yokoyama, Junichi Fujikata
    • 学会等名
      Opto-Electronics and Communications Conference (OECC)
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis and optimization of high speed performances of silicon microring modulators2024

    • 著者名/発表者名
      Yixiao Hong, Guowei Lu, Xin Zhu
    • 学会等名
      4th International Conference on Neural Networks, Information and Communication Engineering (NNICE)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 152 Gbaud Transmision using Strong Ferroelectric Mach-Zhender Interferometer Modulator2023

    • 著者名/発表者名
      Shiyoshi Yokoyama, Jiawei Mao, Futa Uemura, Hiromu Sato, Guo-Wei Lu
    • 学会等名
      IEEE Photonics Conference (IPC)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical Aggregation/De-Aggregation Between QPSK and OOK Channels Enabled by Phase-Sensitive Amplifier-based Bi-Directional Vector Moving2023

    • 著者名/発表者名
      Jiabin Cui, Huashun Wen, Yanxia Tan, Guo-Wei Lu, Zhaoyang Liu
    • 学会等名
      Asia Communications and Photonics Conference/2023 International Photonics and Optoelectronics Meetings (ACP/POEM)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Accurate EDFA gain modelling using convolutional neural network with denoising layers enabled by soft-thresholding2023

    • 著者名/発表者名
      Hongbo Chen, G-W Lu, Kunping Luo
    • 学会等名
      49th European Conference on Optical Communications (ECOC 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ferroelectric spin-on-film based Mach-Zehnder interferometer modulator for 252 Gbit/s PAM4 transmission2023

    • 著者名/発表者名
      Shiyoshi Yokoyama, Jiawei Mao, Futa Uemura, Hiromu Sato, G-W Lu
    • 学会等名
      49th European Conference on Optical Communications (ECOC 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Performance Optical Convolutional Neural Network Accelerator with High-Speed Optical Modulator and Carrier-Injection-Type Attenuator2023

    • 著者名/発表者名
      Akito Shinya, Koji Kida, Hiromu Sato, Guo-Wei Lu, Shiyoshi Yokoyama, Junichi Fujikata
    • 学会等名
      28th Microoptics Conference (MOC)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Silicon-polymer hybrid modulators with high-temperature resistance for energy-efficient data centers2023

    • 著者名/発表者名
      Guo-Wei Lu, Hiromu Sato, Jiawei Mao, Shiyoshi Yokoyama
    • 学会等名
      Opto-Electronics and Communications Conference (OECC)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-speed optical convolutional neural network accelerator with 100 GBaud EO-polymer/Si hybrid optical modulator2023

    • 著者名/発表者名
      Akito Shinya, Koji Kida, Hiromu Sato, Guo-Wei Lu, Shiyoshi Yokoyama, Junichi Fujikata
    • 学会等名
      Opto-Electronics and Communications Conference (OECC)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reliable High-speed Transmitter of Spin-on Electro-optic Waveguide Modulators2023

    • 著者名/発表者名
      S Yokoyama, J Mao, F Uemura, H Sato, GW Lu
    • 学会等名
      IEEE Silicon Photonics Conference (SiPhotonics)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reliable High-speed Transmitter of Spin-on Electro-optic Waveguide Modulators2023

    • 著者名/発表者名
      S Yokoyama, Jiawei Mao, F Uemura, H Sato, GW Lu
    • 学会等名
      2023 IEEE Silicon Photonics Conference (SiPhotonics)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 200 Gbit/s Transmitter Based on a Spin-on Ferroelectric Waveguide Modulator2023

    • 著者名/発表者名
      Shiyoshi Yokoyama, Jiawei Mao, Futa Uemura, Hiromu Sato, Guo-Wei Lu
    • 学会等名
      Optical Fiber Communication Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Performance EO Polymer/Si and InP Nano-Hybrid Optical Modulators in O-band and C-band Wavelengths2023

    • 著者名/発表者名
      Junichi Fujikata, Hiromu Sato, Alisa Bannaron, Guo-Wei Lu, Shiyoshi Yokoyama
    • 学会等名
      Optical Fiber Communication Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical Vector Quadrature De-multiplexer for m-QAM De-aggregations Based on Orthogonal-polarization-pumped Phase-sensitive Amplifiers2022

    • 著者名/発表者名
      Jiabin Cui, Guo-Wei Lu, Yuefeng Ji
    • 学会等名
      2022 Asia Communications and Photonics Conference (ACP)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carrier Phase Recovery for Synthesized 16-QAM Signals with Hierarchical Blind Phase Search Algorithm2022

    • 著者名/発表者名
      Hong-Bo Zhang, Guo-Wei Lu, Qian-Wu Zhang
    • 学会等名
      2022 Photonics & Electromagnetics Research Symposium (PIERS)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 100 Gb/s NRZ OOK signal regeneration on a silicon chip2022

    • 著者名/発表者名
      Hua Shun Wen, Jia Bin Cui, Heng Zhou, Yin Fang Chen, Ya Jin, Bo Rui Xu, Kun Peng Zhai, Jia Zheng Sun, Yuan Yuan Guo, Yan Ran Wu, Wen Chen, Wei Chen, Xin Wang, Ning Hua Zhu, Guo-Wei Lu, Gui Jun Ji, Dennis Chi Zhou, Yiu-Kwok Cheng, Da-Quan Yang, Ming Li
    • 学会等名
      2022 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Photonics for Emerging Applications in Communication and Sensing2023

    • 著者名/発表者名
      Guo-Wei Lu, Zhenzhou Cheng, Ting-Hui Xiao
    • 総ページ数
      178
    • 出版者
      MDPI AG
    • ISBN
      9783036581644
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2025-12-26  

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