半導体レーザ増幅器中の4光波混合を用いた波長選択信号再生の研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13026203
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 河口 仁司 山形大学, 工学部, 教授 (40211180)
• 研究分担者: 高橋 豊 山形大学, 工学部, 助教授 (00260456)
• キーワード: 半導体光増幅器 / 4光波混合 / 多重分離 / 利得飽和 / 超短光パルス / 多重量子井戸 / ポンプ-プローブ法 / ヘテロダインポンプ-プローブ法

研究概要

半導体光増幅器(SOA)の極短光パルスに対する利得飽和特性、およびSOA中の4光波混合とその多重分離(DEMUX)への応用に関する研究を行い、以下の点について成果を得た。
1.SOAのフェムト秒光パルスに対する利得飽和特性
組成の異なる量子井戸を複数積層した活性層を用いることにより利得幅を拡大した、MQW構造SOAにフェムト秒光パルスを入力し、利得飽和特性を評価した。その結果、利得飽和の波長依存性は小さいが、わずかに長波長ほど飽和出力が大きいことがわかった。これは、エネルギーの高い準位から低い準位へ、キャリアが供給されているためであると考えられる。
2.ポンプープローブ法によるSOA利得ダイナミックスの測定
直交偏光ポンプ-プローブ法を用いて、利得幅を拡大したSOAの光学利得のダイナミックスを測定し、数100fsの高速応答が得られることが分かった。利得幅を拡大したSOAでは利得の偏光依存性が大きく、又、利得が最大になる波長も偏光により異なる。そこで、同一の偏光でも利得のダイナミックスが測定できるように、ヘテロダインポンプ-プローブ法を実現し、高速応答性を確認した。
3.SOA中の4光波混合のDEMUXへの応用
SOAを光非線形媒質として用い、サブピコ秒光パルス間の4光波混合特性について理論的に検討した。特に多チャンネルの信号が波長の異なる出力として同時にとり出せる多重分離(DEMUX)への応用を目的として解析した。これは時分割多重信号の周波数多重信号への変換でもある。その結果、DEMUXの最高速度は主にSOAの利得帯域幅で決まっており、利得帯域幅の広いSOAの実現が不可欠であることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] L.Occhi, Y.Ito, H.Kawaguchi, L.Schares, J.Eckner, G.Guekos: "Intraband gain dynamics in bulk semiconductor optical amplifiers : Measurements and Simulations"IEEE J.Quantum Electorn.. Vol38, No1. 54-60 (2002)
• [文献書誌] H.Kawaguchi, N.K.Das, Y.Yamayoshi: "Analysis of optical DEMUX and phase-conjugate characteristics based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers"10th European Conference on Integrated Optics, ECIO. 479-482 (2001)
• [文献書誌] H.Kawaguchi: "Nonlinear propagation and four-wave mixing of picosecond optical pulses in semiconductor optical amplifiers"Proceedings of 2001 3rd International Conference on Transparent Optical Networks. Mo.B.2. 16-21 (2001)
• [文献書誌] H.Kawaguchi, Y.Ito: "Waveforms of subpicosecond optical pulses generated by spectral filtering"OECC/IOOC2001. 516-517 (2001)
• [文献書誌] L.Occhi, L.Schares, R.Gutierrez-Castrejon, G Guekos, Y.Ito, H.Kawaguchi: "Intraband gain dynamics in bulk semiconductor optical amplifiers"Optical Amplifiers and Their Application. OWA5-1-OWA5-3 (2001)
• [文献書誌] N.K.Das, T.Tamayoshi, H.Kawaguchi: "Numerical analysis of optical DEMUX and phase-conjugate characteristics in semiconductor optical amplifiers based on four-wave mixing"Proceedings of international conference on computing and information technology. (ICCIT 2001). 245-250 (2001)
• [文献書誌] 山吉康弘, 河口仁司: "半導体光増幅器中のピコ秒光パルス間の4光波混合を用いた全光型多重分離特性の解析"電子情報通信学会、信学技法. PS 2001-12. 19-24 (2001)
• [文献書誌] 井上潤, 外林秀之, 中條渉, 河口仁司: "半導体光位相共役器を用いた1.55μm帯, 80Gbit/sRZ信号の1.3μm零分散ファイバ208km伝送"信学会. (2001)
• [文献書誌] 片山健夫, 伊藤慶孝, 河口仁司: "利得波長幅を拡大した半導体光増幅器のフェムト秒光パルス利得飽和特性"2001年(平成13年)秋季、第62回応用物理学会学術講演会. 13P-Y-8. 910 (2001)
• [文献書誌] 片山健夫, 土屋雄史, 河口仁司: "利得波長幅を拡大した半導体光増幅器のヘテロダインポンププローブ法による高速飽和現象の測定"2002年(平成14年)春季、第49回応用物理学関係連合講演会. 29P-ZS-6. (2002)