| 研究課題/領域番号 |
23K22814
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01544 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
坂本 盛嗣 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (60757300)
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| 研究分担者 |
小野 浩司 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (10283029)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2024年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2023年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
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| キーワード | 偏光渦 / 光多重通信 / 液晶 / 光配向 / モード分離 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
次世代の光通信技術として現行の通信容量を飛躍的に向上できると期待されている偏光渦多重通信の実用化には、偏光渦の多重化情報を分離・検出する工程が必要不可欠となるが、その技術開発は未だ本命手法が確立していない未成熟領域にある。本研究では、先の研究で申請者らが開発した液晶偏光ホログラムによる偏光渦モード分離法の原理を拡張し、偏光渦の次数及び２直交状態を含む完全なモード分離素子の実現を目指す。さらに提案素子を用いた偏光渦モードスペクトルメータを試作する。さらに、ファイバ中を伝播する偏光渦の特性解析及び有線通信の実証実験を行う。これにより、提案方式の偏光渦多重通信方式の要素技術としての確立を目指す。
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| 研究実績の概要 |
世代の光通信技術として現行の通信容量を飛躍的に向上できると期待されている偏光渦多重通信の実用化には、偏光渦の多重化情報を分離・検出する工程が必要不可欠となるが、その技術開発は未だ本命手法が確立していない未成熟領域にある。本研究では、先の研究で申請者らが開発した液晶偏光ホログラムによる偏光渦モード分離法の原理を拡張し、偏光渦の次数及び２直交状態を含む完全なモード分離素子の実現を目指す。さらに提案素子を用いた偏光渦モードスペクトルメータを試作する。さらに、ファイバ中を伝播する偏光渦の特性解析及び有線通信の実証実験を行う。これにより、提案方式の偏光渦多重通信方式の要素技術としての確立を目指す。
令和４年度の主な成果は、２種の偏光ホログラムを利用した２直交モード分離素子の設計である。２種偏光ホログラム一体化素子のホログラムパターンに対するモード分離特性について数値シミュレーションにより解析し、最大１６モードの２直交状態を含む偏光渦モード分離が可能な素子の設計に成功した。さらに、検出可能な偏光渦モード数を増やした場合の、モード検出におけるクロストークを数値シミュレーションにより解析した。これにより、１６モード検出において、当初目標としていた-25dB以下のクロストークを達成できることを計算上明らかにした。
また、偏光渦多重モードの伝送実験のための偏光渦多重状態生成装置の構築も行った。構築した装置は、２台の空間光変調器から別々に発生させた左右円偏光の光渦を、不等光路の光干渉計を介して空間的に同軸で重ね合わせて偏光渦多重状態を発生させる光学系となっている。本装置を用いて、偏光渦多重状態が発生可能であることを数例実証した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計画時点で予定していた、２直交状態を含む８モード以上のモード分離素子について、理論設計は完了した。さらに、モード検出時の信号間のクロストークが実用上問題ないレベルまで理論上は達成可能であることも明らかにできた。現在実際の素子作製と、実証実験に向けた準備を進めている。また、偏光渦の多重状態を発生させる光学系の構築も順調に進んでいる。ただし現時点の光学系では、不等光路干渉計の形態を取っていることから、偏光パターンの安定性が悪いという課題を抱えており、現在その解決に向けて鋭意努力中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、上記の目標を中心に、２種偏光ホログラム一体化素子を用いた偏光渦モード分離に関する研究を進める。「２種偏光ホログラム一体化素子開発」については、令和４年度に設計したものについて、実際に液晶光配向膜と偏光干渉露光光学系を用いて試作を行う。一方、「偏光渦多重状態の伝送」については、偏光渦多重状態発生装置の光学系の改良を進め、外乱に対して安定な偏光渦多重状態の発生を目指す。
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