可積分系の理論をもとにした非線形光学現象および超高速光ファイバ伝送の研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09305029
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 児玉 裕治 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50161948)
• 研究分担者: 丸田 章博 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40252613) ; 戸田 裕之 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (00202200) ; 松本 正行 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10181786) ; 長谷川 晃 高知工科大学, 電子・光システム工学科, 教授 (60240834)
• キーワード: 可積分系 / 光通信 / 非線形光学 / ソリトン

研究概要

1. 超高速光伝送系における非線形パルスの理論的解析
1-1 零分散極限での非線形パルスの振る舞いを解析的に調べ、NRZ信号の伝搬特性を明らかにした。
1-2 無分散可積分系の一般的性質を明らかにし、その解の構成法を与えた。
1-3 可積分系の典型例である戸田格子方程式において、積分間面のトボロジーを明らかにした。
1-4 定常パルスの波形をエルミート・ガウス関数で展開表示することにより、パルスの裾部の振動と非線形チヤープが説明できることを示した。
1-5 ピーク電力およびチャープに対する伝送路への入射パルスの耐力を調べ、従来の光ソリトンに比べて大きな耐力を有することを示した。
1-6 同一波長の隣接パルス間に位相差や振幅差を与えることが相互作用の低減に有効であることを示した。しかし、分散値の差が極端に大きくなると、相互作用を増大させてしまうことも示した。
1-7 異なる波長のパルス間の相互作用が最小とする分散マップ中の増幅器を配置する位置や伝送路の平均分散値を示した。
1-8 2.6ピコ秒、87ギガヘルツの光パルス列を、各8本の異常分敗と正常分敗の光ファイバを交互に接続した伝送路を用いて16キロメートル歪無しに伝送することに成功した。
2. 異常分散と正常分散の光ファイバを交互に接続した分散マネージメント伝送系における光ソリトンの伝送制御
2-1 光フィルタが分散マネージメントソリトンのエネルギーを安定化する効果は、分散マップ中の光フィルタの挿入位置に依存することを明らかにした。
2-2 分散マップ中の光フィルタの挿入位置を適切に選べば、光フィルタは分散マネージメントソリトン間の相互作用をかなりの程度低減できることを明らかにした。
2-3 同期振幅変調が分散マネージメントソリトンの伝搬を安定化する効果は、分散マップ中の振幅変調器の挿入位置に依存し、挿入位置を適切に選べば、フィルタを併用することなくパルスエネルギーを安定化できることを明らがにした。
3. ループ内のファイバの分散特性を非対称とした非線形光ループミラーのスイッチ特性を解析し、従来の非線形光ループミラーよりも消光比およびスイッチングしきい値の点で優れた特性を有することを示した。
4. 分散マネージドソリトンの受信端でのタイミングジッタを測定した。測定はスライディング周波数制御を施した分散補償伝送路に1GHz光パルスを伝搬させて行い、伝送路の平均分散値が0に近いほどジッタの大きさが小さくなることを実験で確認した。
5. l0GHz再生モード同期ファイバリングレーザのクロック再生回路を狭帯域化(帯域幅3.2MHz)することで、出力光パルスに含まれるスーパーモード雑音が抑制されることを確認した。
6. ファイバループを用いた光パケット圧縮器を提案・作成し、25MHz、50ビットの光パルス列を5GHzに圧縮した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kodama: "Nonliner Chirped RZ and NRZ Pulses" Proc.of the Symposium “New Trends in Optical Soliton Transmission Systems". 131-154 (1998)
• [文献書誌] Y.Kodama and J.Ye: "Toda lattices with indefinite metric II:Topology of the iso-spectral manifolds" Physica. 121D. 89-108 (1998)
• [文献書誌] Y.Kodama: "Nonlinear pulse propagation in dispersion managed system" Physica. 123D. 255-266 (1998)
• [文献書誌] Y.Kodama: "The Whitham Equations for Optical Communications:Mathematical Theory of NRZ" SIAMJ.Appl.Math.(in press). (1999)
• [文献書誌] Y.Kodama: "Dispersionless Integrable Systems and Their Solutions" Proc.of International Workshop “Integrability:The Seiberg-Witten and Whitham equations". (in press). (1999)
• [文献書誌] M.Matsumoto: "Analysis of stabilizing effect of filters in dispersion-managed soliton systems" NGWA Topical Meeting. NWC3 (1998)
• [文献書誌] M.Matsumoto and T.Ohishi: "Dispersion-imbalanced nonlinear optical loop mirror with lumped dispersive elements" Electron.Lett.34. 1140-1142 (1998)
• [文献書誌] M.Matsumoto,H.Kurokawa,Y.Kodama,and A.Hasegawa: "Effects of filters on pulse-to-pulse interaction between dispersion-managed solitons" Optics Communications. 155. 28-32 (1998)
• [文献書誌] M.Matsumoto: "Time-domain transmission control of dispersion-managed solitons" Electron,Lett.2155-2157 (1998)
• [文献書誌] M.Matsumoto: "Analysis of filter control dispersion-managed soliton transmission" J.Optical Society of America B. 143. 2831-2837 (1998)
• [文献書誌] M.Matsumoto: "Instability of dispersion-managed solitons in a system with filtering" Optics Letters. 23. 1901-1903 (1998)
• [文献書誌] H.Toda,N.Yamaguchi,Y.Kodama,T.Shiozaki,and A.Hasegawa: "Evaluation of dispersive waves in soliton pulses generated from Mach-Zehnder modulator and single mode fibre" Electronics Letters. 34. 1246-1247 (1998)
• [文献書誌] A.Hasegawa and H.Toda: "A feasible all optical soliton based inter-LAN link using time division multiplexing" IEICE Transactions on Communications. E81-B. 1681-1686 (1998)
• [文献書誌] H.Toda,K.Mino,Y.Kodama,A.Hasegawa,and P.A.Andrekson: "Influence of noise in optical pulse source on soliton transmission" 3rd Optoelectronics and Communications Conference(OECC'98). 14P-4 (1998)
• [文献書誌] H.Toda,Y.Inada,Y.Kodama,and A.Hasegawa: "10 Gbit/s optical soliton transmission experiment in a comb-like dispersion profiled fiber loop" 3rd Optoelectronics and Communications Conference(OECC'98). 15A3-3 (1998)
• [文献書誌] H.Toda,K.Mino,Y.Kodama,A.Hasegawa,and P.A.Andrekson: "Influence of noise in optical pulse source on soliton transmission" 24th European Conference on Optical Communications(ECOC'98). MoC05 (1998)
• [文献書誌] H.Toda,Y.Inada,Y.Kodama,and A.Hasegawa: "10 Gbit/s optical solition transmission experiment in a comb-like dispersion profiled fiber loop" 24th European Conference on Optical Communications(ECOC'98). MoC09 (1998)
• [文献書誌] H.Toda,N.Yamaguchi,T.Shiozaki,Y.Kodama,and A.Hasegawa: "Evaluation of dispersive waves in soliton pulses generated from a Mach-Zehnder modulator and a single mode fiber" 24th European Conference on Optical Communications(ECOC'98). 41. WdA28 (1998)
• [文献書誌] A.H.Liang,H.Toda,and A.Hasegawa: "High speed soliton transmission in dense periodical fibers with ultra-low four-wave-mixing" Conference on Lasers & Electro-Optics Quantum Electronics and Lasers Conference(CLEO/QELS). CMH5 (1998)
• [文献書誌] A.Hasegawa and H.Toda: "An optical packet compressor for a feasible all optical inter-LAN TDM network" European Conference on Networks & Optical Communications(NOC'99). (accepted). (1999)
• [文献書誌] H.Sugahara,T.Inoue,A.Maruta,and Y.Kodama: "Optimal dispersion management for wavelength-division-multiplexed RZ optical pulse transmission" Electron.Lett.34. 902-904 (1998)
• [文献書誌] T.Okamawari,A.Maruta,and Y.Kodama: "Reduction of Gordon-Haus jitter in a dispersion compensated optical transmission system:analysis" Opt.Commun.149. 261-266 (1998)
• [文献書誌] T.Okamawari,A.Maruta,and Y.Kodama: "Analysis of Gordon-Haus jitter in a dispersion compensated optical transmission system" Opt.Lett.23. 694-696 (1998)
• [文献書誌] H.Sugahara,A.Maruta,and Y.Kodama: "Optimal allocation of amplifiers in a dispersion managed line for wavelength-division-multiplexed soliton transmission system" Opt.Lett.24. 145-147 (1998)
• [文献書誌] A.Agata,R.Kurebayashi,A.Suzuki,A.Maruta,and A.Hasegawa: "Optimal design of comb-like dispersion profiled for picosecond optical soliton source and its application to dispersion managed soliton transmission" 3rd Optoelectronics and Communication Conference(OECC'98). 14P-2 (1998)