非線形光学現象を応用した超高速光ファイバ伝送と光信号処理の研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13852010
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松本 正行 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10181786)
• 研究分担者: 塩澤 俊之 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40029210) ; 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) ; 河崎 善一郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60126852)
• キーワード: 非線形光学 / 光ファイバ / 光通信 / 光信号処理 / ソリトン

研究概要

・高速非線形パルス伝送のための分散マネージメント伝送路の設計と作成
波長分割多重ソリトン伝送において、波長多重分離/同期振幅変調による波長チャネルごとの伝送制御が伝送劣化を抑圧し伝送距離や周波数利用効率を増すために有効であることを示した。特に、伝送路に2重周期型の分散マネージメントを用いるとチャネル間隔を狭くすることができることを示した。
双峰ソリトンの初期値に対する安定性を数値シミュレーションにより調べた結果、安定性は伝送路パラメタに依存することが分かり、実験的検証には伝送路パラメタの最適化が必要であることを示した。また、双峰ソリトンを波長分割多重伝送に用いた場合の、パルス衝突に起因する時間位置ずれについて調べた。
非ゼロ分散シフトファイバを組み合わせた20km長の分散マネージメント伝送路を作成して40Gbps周回伝送実験を行い、1,000km伝送後において符号誤り率10^<-7>以下を得た。
分散フラットファイバを組み合わせた40km長の分散マネージメント伝送路を作成して12.5ps離れた2つの光パルスを周回伝送させた結果、分散マネージメントを高密度化することによってパルス間の相互作用が抑圧され、2,000km伝送後もパルス間隔が保存されることを確認した。
高密度分散マネージメントソリトン伝送における分散スロープと伝送パルスの時間シフトの関係を求め、分散スロープが摂動とみなせない領域では時間シフトの主な要因は周波数シフトであることを示した。また、分散スロープが摂動とみなせる領域では分散波量と相互作用距離に相関関係があることを示した。
・ファイバ中の非線形光学効果を利用した信号処理の理論と実験
非線形光ループミラーを光スイッチとして用いた全光信号再生器/波長変換器の特性解析を行った。ループ内を互いに逆方向に伝搬する制御光と被制御光の間に生ずる相互位相変調が信号再生特性に大きな影響を与え、光ネットワークへの応用上重要である縦続接続回数を制限する要因になることを明らかにした。
同期変調器(または可飽和吸収素子)、高非線形ファイバ、および狭帯域光バンドパスフィルタからなる3R(または2R)型全光信号再生器において、高非線形ファイバの分散値や長さを適切に選ぶと、信号パルスの振幅、ゼロ状態の振幅、およびパルスのタイミング(3R型の場合)を安定化することができ、伝送路中の非線形性や偏波モード分散による信号波形歪みを抑圧できることを明らかにした。
全光アナログ-デジタル変換デバイスについて、標本化と量子化を同時に行なう方法を提案するとともに、四光波混合を用いた標本化およびソリトン現象を用いた量子化の原理確認実験を行なった。

研究成果

• [文献書誌] V.N.Seekin, M.Matsumoto, T.L.Belyaeva: "Bright and dark solitary nonlinear Bloch waves in dispersion managed fiber systems and soliton lasers"0ptics Communications. 196. 159-171 (2001)
• [文献書誌] M.Matsumoto: "Analysis of optical regeneration utilizing self-phase modulation in a highly nonlinear fiber"IEEE Photonics Technology Letters. 14(to be published). (2002)
• [文献書誌] M.Matsumoto, Takayuki Ohnishi: "Cascadability of nonlinear-optical-loop-mirror wavelength converters"Optical Amplifiers and Their Applications Topical Meeting. OTuA4. (2001)
• [文献書誌] M.Matsumoto: "Efficiency and stability of transmission control of long-distance and high-speed WDM transmission using solitons"2001 IEEE/LEOS Summer Topical Meetings, Ultralong Haul DWDM Transmission and Networking. TuC3.1. 27-28 (2001)
• [文献書誌] D.Alzetta, M.Matsumoto: "Transmission degradation due to polarization-mode dispersion in linear and nonlinear systems"2002 0ptical Fiber Communication Conference. Tul(to be presented). (2002)
• [文献書誌] M.Matsumoto: "Analysis of a 2R optical regenerator utilizing self-phase modulation in a highly nonlinear fiber"2002 Conference on Lasers and Electro-Optics. CThAA(to be presented). (2002)
• [文献書誌] M.Suzuki, H.Toda, A.H.Liang, Akira Hasegawa: "mprovement of amplitude and phase margins in an RZ optical receiver using Kerr nonlinearity in normal disersion fiber"IEEE Photonics Technology Letters. 13. 1248-1250 (2001)
• [文献書誌] M.Suzuki, H.Toda, A.H.Liang, A.Hasegawa: "Improvement of amplitude and phase margins in optical RZ receiver using nonlinearity in normal dispersion fiber : effect on the Gordon-Haus timing jitter"Trans. IEEJ. 122A. 54-58 (2002)
• [文献書誌] M.Suzuki, H.Toda, A.H.Liang, A.Hasegawa: "Improvement of Q factor in optical RZ receiver using nonlinearily in normal dispersion fiber : Experimental verification in a jitter limited system"SubOptic 2001 International Convention. P4.2.4. (2001)
• [文献書誌] H.Sugahara, A.Maruta: "Collision induced timing jitter analysis in a wavelength-division-multiplexed optical soliton transmission system with dispersion management"Journal of Optical Society of America, B. 18. 419-431 (2001)
• [文献書誌] A.Maruta, Y.Nonaka, T.Inoue: "Symmetric Bi-Soliton solution in dispersion-managed system"Electronics Letters. 37. 1357-1358 (2001)
• [文献書誌] 野中康充, 井上崇, 丸田章博: "分散マネージメント光伝送系における双峰ソリトンとその応用"電子情報通信学会論文誌(B). J84-B. 1928-1935 (2001)
• [文献書誌] 井上崇, 丸田章博: "分散マネージメント光伝送系におけるRZパルス伝送時のチャネル内非線形相互作用の影響とその抑圧"電子情報通信学会論文誌(B). J-84B. 1936-1945 (2001)
• [文献書誌] T.Inoue, A.Maruta: "Suppression of nonlinear intra-channel interactions between RZ pulses in dispersion managed optical transmission system"Journal of Optical Society of America, B. 19(to be published). (2002)
• [文献書誌] Y.Yamamoto, A.Maruta, K.Kitayama: "A Quantization Scheme based on Soliton Phenomena for All-Optical Analog-to-Digital Conversion"Optoelectronics and Communications Conference/Intemnational Conference on Integrated Optical and Optical Fibre Communication. 595-596 (2001)
• [文献書誌] A.Maruta, T.Inoue, Y.Nonaka, Y.Yoshika: "Bi-soliton solution in a dispersion managed system and its application to high speed and long haul communication"Intermational Workshop on Optical Solitons : Theory and Experiment(OSTE2002). 10-11 (2002)
• [文献書誌] A.Maruta, T.Inoue, Y.Nonaka, Y.Yoshika: "Bi-soliton propagating in dispersion-managed system and its application"Photonic North and 5th International Conference on Application of Photonic Technology(ICAPT2002). 37(to be published). (2002)