フレキシブルグリッド用高精度波長安定化半導体レーザ光源の研究

• 研究課題/領域番号: 26420308
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 加藤 和利 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (10563827)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 波長可変レーザ / 波長制御 / フィードフォワード制御 / フレキシブルグリッド / ビート信号 / 波長安定化 / 光通信 / フィードバック制御 / 光ビート / 半導体レーザ / 波長切替 / マイクロ波フォトニクス

研究成果の概要

フレキシブルグリッド光伝送用の高精度レーザ光源の実現に向けて、基準光からの波長誤差をマイクロ波帯バンドパスフィルタを用いて検出する波長安定化手法を考案し、制御系の構成とアルゴリズムの研究を行った。その結果、システム要求を満たす±0.01GHz以下の波長精度を実現した。また将来の光パケットネットワークへの展開を目指して波長切替高速化も研究し、レーザ出力波長が所望の変化をするように求めたフィードフォワード関数をコントローラに実装しレーザ駆動電流を制御することで60nsの波長切替時間を達成した。本研究に関する外部発表は、学術論文４件、会議発表２９件であり、計画時の目標をはるかに上回る成果が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] 波長可変レーザの400GHz(3.2nm)幅高速高安定波長切替 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村凌河、久保木 猛、加藤和利
  • 雑誌名: 電子情報通信学会和文論文誌C 巻: J100-C ページ: 166-167
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Wide-capture-range, high-precision wavelength stabilization within ±50 MHz for flexible-grid wavelength division multiplexing by photomixing technique (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuboi, T. Kuboki and K. Kato
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 8S3 ページ: 08RB10-08RB10
  • DOI: 10.7567/jjap.55.08rb10
  • NAID: 210000147024
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sub-microsecond wavelength stabilization of tunable lasers with the internal wavelength locker (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Kimura, Y. Tatsumoto, K. Sakuma, H. Onji, M. Shimokozono, H. Ishii and K. Kato
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 8S3 ページ: 08RB07-08RB07
  • DOI: 10.7567/jjap.55.08rb07
  • NAID: 210000147021
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 分布活性DFBレーザの活性層電流注入時の波長変化特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 福田浩規、木村凌河、 山口健太、久保木猛、加藤和利
  • 学会等名: 2017年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 名城大学
  • 年月日: 2017-03-22
• [学会発表] フィードフォワード/フィードバック併用型制御の提案とこれを用いた波長可変レーザの高速波長切替の実現 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村凌河，立本雄大，佐熊一輝，恩地裕和，久保木猛，加藤和利
  • 学会等名: 平成28年度電機・情報関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2016-10-29
• [学会発表] Internal-wavelength-locker based feedforward/feedback co-operative wavelength control for 100 ns wavelength switching (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Kimura, Y. Tatsumoto, H. Onji, R. Kuboki and K. Kato
  • 学会等名: 21st Microoptics Conference
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2016-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] 制御パラメータ可変化によるDFB-LD周波数安定制御の高精度化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 坪井淳，久保木猛，加藤和利
  • 学会等名: 2016年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2016-09-20
• [学会発表] Sub-millisecond Wavelength Switching of Tunable DFB Laser Array (TLA) with Injection Current Control (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi, Y. Tatsumoto, R. Kimura, T. Kuboki, and K. Kato
  • 学会等名: The 25th International Semiconductor Laser Conference
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-09-12
  • 国際学会
• [学会発表] 光通信用DFBレーザの注入電流制御による波長切替高速化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口健太，木村凌河，立本雄大，久保木猛，加藤和利
  • 学会等名: 電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 静岡県熱海市
  • 年月日: 2016-04-21
• [学会発表] 光通信用DFBレーザの注入電流制御による波長切替高速化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口健太, 立本雄大, 木村凌河, 久保木猛, 加藤和利
  • 学会等名: 電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 熱海市
  • 年月日: 2016-04-21
• [学会発表] 基準光とのビート信号直 接計数によるDFBレーザの高精度波長安定化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三井晨太郎, 坪井淳, 久保木猛, 加藤和利
  • 学会等名: 2016年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] 高精度広キャプチャレンジDFB-LD波長安定化制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 坪井淳, 三井晨太郎, 久保木猛, 加藤和利
  • 学会等名: 2016年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] フィードフォワード制御による光通信用DFBレーザの波長切替時間の短縮 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口健太, 立本雄大, 木村凌河, 久保木猛, 加藤和利
  • 学会等名: 2016年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] モジュール内蔵汎用波長ロッカによる波長可変レーザの110ns高速波長切替 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村凌河, 立本雄大, 佐熊一輝, 恩地裕和, 下小園真, 石井啓之, 加藤和利
  • 学会等名: 2016年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] Optical frequency stabilization within ±20MHz of distributed feedback laser controlled by novel feedback (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuboi, T. Kuboki, and K. Kato
  • 学会等名: 21st Microoptics Conference
  • 発表場所: San Francisco
  • 国際学会
• [学会発表] DFBレーザの注入電流制御によるサブミリ秒波長切替 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口健太，木村凌河，立本雄大，久保木猛，加藤和利
  • 学会等名: 2016年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] フィードフォワード制御による波長可変レーザの波長切替高速化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 立本雄大, 木村凌河, 下小園真, 石井啓之, 加藤和利
  • 学会等名: 電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 2015-12-10
• [学会発表] Wavelength Stabilization within 0.05 GHz with Photomixing Technique and Laser Current Controlling (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Tsuboi, T. Kuboki, K. Kato
  • 学会等名: 20th Microoptics Conference (MOC)
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会
• [学会発表] Fast Wavelength Stabilization of Tunable Lasers With the Internal Wavelength Locker (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Kimura, Y. Tatsumoto, K, sakuma, H. Onji, M. Shimokozono, H. Ishii, K. Kato
  • 学会等名: 20th Microoptics Conference (MOC)
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会
• [学会発表] TDA-DFBレーザにおけるモジュール内蔵波長ロッカを用いたFF/FB併用型制御による高速波長切替 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木村凌河, 立本雄大, 佐熊一輝, 恩地裕和, 下小園真, 石井啓之, 加藤和利
  • 学会等名: 2015年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 東北大学（仙台市）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] フィードフォワード制御によるTDA-DFBレーザの400 GHz間隔波長切替の高速化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 立本雄大, 木村凌河, 下小園真, 石井啓之, 加藤和利
  • 学会等名: 2015年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 東北大学（仙台市）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] 基準光とのビート信号を用いた±50MHz以内のDFBレーザの電流制御波長安定化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 坪井淳, 久保木猛, 加藤和
  • 学会等名: 2015年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 東北大学（仙台市）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] High-speed, High-Accuracy 400-GHz Wavelength Switching at Tunable Distributed Amplification (TDA-) (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Tatsumoto, H. Onji, R. Kimura, H. Ishii, M. Shimokozono, K. Kato
  • 学会等名: Optoelectronics Communication Conference
  • 発表場所: 上海
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Fine wavelength stabilization of the DFB laser by photo-mixing with reference wavelengths (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Saeki, K. Kato
  • 学会等名: The Third International Japan-Egypt Conference on Electronics, Communications and Computers, March 17, 2015
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2015-03-17
• [学会発表] Fine wavelength stabilization of the DFB laser at the flexible grid by photo-mixing with reference wavelengths (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Saeki, K. Kato
  • 学会等名: 2014 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC) 2014, FG1G-43, Sendai, 2014.
  • 発表場所: 仙台国際会議場
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] 基準光との光差周波を用いた半導体レーザの高精度波長安定化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐伯淳, 加藤和利
  • 学会等名: 電子情報通信学会2014ソサイエティ大会, C-4-18.
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2014-09-24
• [備考] 九州大学 システム情報科学研究院 加藤研究室ホームページ 研究成果
  • URL: http://optoele.ed.kyushu-u.ac.jp/outreach.html