半導体光増幅器中の4光波混合を用いた波長選択信号再生の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14041202
• 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: 片山 健夫 山形大学, 工学部, 助手 (80313360) ; 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 / スーパーコンティナム(SC)光発生 / 光パルス圧縮 / 多重量子井戸 / 2色ポンプ・プローブ法 / 位相共役特性

研究概要

半導体光増幅器(SOA)中の、4光波混合による波長変換を用いた多重分離(DEMUX)・ルーティングに有用なスーパーコンティナム(SC)光の発生、光パルス圧縮、SOAの利得の高速応答の測定、およびDEMUXされた光パルスの位相共役特性の解析について検討した。
1.SC光パルス発生と光パルス圧縮
光ファイバの自己位相変調効果を用い入射光パルスのスペクトルを広げ、正常分散媒質を伝搬させSC光パルスを生成した。OPOからの出力スペクトルが、1mのNDFを伝搬することで約300nmまで広がった。又、50cmの異常分散ファイバを用いて60fsまでパルス圧縮した。
2.2色ポンプ・プローブ法によるSOAの利得応答特性の測定
ある波長でのSOAの光利得の変化は、同じ波長の光によるものだけでなく、他の波長の光によっても引き起こされる。OPOを光源として発生したSC光を、ポンプ光パルスとプローブ光パルスに分離した後、バンドパスフィルターによって、それぞれ適切な波長成分を切り出し、2色ポンプ・プローブ測定を行った。その結果、透過率が回復する部分にはキャリアヒーティングによる高速な緩和と、自由キャリア数の変化に対応する低速な緩和がみられた。又、短波長ほど利得飽和が大きく、回復に時間がかかった。これは、キャリアは低いエネルギー準位から充足されるので、長波長ほど速く回復するためと考えられる。
3.位相共役特性の解析
4光波混合信号光は、ポンプ光の周波数を中心としてプローブ光と対称な周波数位置に生成され、ポンプ光としてCW光を用いた場合、4光波混合信号光はプローブ光と完全な位相共役関係をもつ。ポンプ光としてピコ秒光パルスを用いた場合についての位相共役特性について数値計算を行い、その評価を行った。その結果、パルス幅の広いポンプ光ほど良好な位相共役性が得られることを確認した。

研究成果

• [文献書誌] J.Inoue, H.Sotobayashi, W.Chujo, H.Kawaguchi: "80-Gbit/s OTDM signal transmission over 208-km standard fibre using midspan optical phase conjugation based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers"Electron. Lett.. Vol.38, No.15. 819-821 (2002)
• [文献書誌] J.Inoue, H.Sotobayashi, W.Chujo, H.Kawaguchi: "80-Gbit/s conventional and carrier-suppressed RZ signal transmission over 200 km standard fiber by using mid-span optical phase conjugation"IEICE trans. commun.. (to be published).
• [文献書誌] J.Inoue, H.Sotobayashi, W.Chujo, H.Kawaguchi: "Picosecond 80-Gbit/s OTDM signal transmission over 208-km standard fiber using midspan optical phase conjugation"CLEO 2002. CThN3. 496 (2002)
• [文献書誌] T.Katayama, T.Furukawa, H.Kawaguchi: "Supercontinuum generation and pulse compression in short-length fibers for the optical pulses generated by 1.5 μm optical parametric oscillator"OECC 2002. 12D4-2. 642-643 (2002)
• [文献書誌] J.Inoue, H.Sotobayashi, W.Chujo, H.Kawaguchi: "80-Gbit/s carrier-suppressed RZ signal transmission over 208-km standard fiber using an optical phase conjugation"OECC 2002. 9B1-3. 22-23 (2002)
• [文献書誌] H.Kawaguchi, Y.Yamayoshi: "Analysis of all-optical DEMUX based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers"OAA 02. OTUD. (2002)
• [文献書誌] T.Katayama, H.Kawaguchi: "Gain-dynamics measurements of SOAs using the two-color pump-probe technique with supercontinuum optical pulses"OAA 02. OTuD4. (2002)
• [文献書誌] J.Inoue, H.Sotobayashi, W.Chujo, H.Kawaguchi: "80-Gbit/s RZ and carrier-suppressed-RZ signal transmission over 200 km standard single-mode fiber by using mid-span phase conjugation based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers"Communications and Computer Networks. 80-85 (2002)
• [文献書誌] J.Inoue, H.Sotobayashi, F.Kubota, H.Kawaguchi: "Effects of optical nonlinearity in pico-second optical pulse transmission over 200-km of optical fibers using a mid-span optical phase conjugation"CLEO Europe 2003. (to be published). (2003)
• [文献書誌] 河口仁司, 片山健夫: "光ファイバによるSC光の発生とSOAダイナミックス測定への応用"第6回超高速光エレクトロニクス研究会. No.6. (2002)
• [文献書誌] 片山健夫, 河口仁司: "光ファイバによる1.5μm帯SC光発生と光パルス圧縮"電子情報通信学会 信学技報. LQE2002-1 20. 73-78 (2002)
• [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80Gbit/s, RZ/キャリヤ抑圧RZ信号光のスタンダードシングルモードファイバ200km伝送"電子情報通信学会 信学技報. OCS2002-4 4. 39-44 (2002)
• [文献書誌] 井上潤, 外林秀之, 中條渉, 河口仁司: "半導体位相共役器を用いた80Gbit/sキャリヤ抑圧RZ信号の208kmスタンダードファイバ伝送"電子情報通信学会ソサイエティ大会. B-10-72. (2002)
• [文献書誌] 井上潤, 外林秀之, 中條渉, 河口仁司: "半導体光増幅器を用いた80Gbit/s OTDM信号のスタンダードシングルモードファイバ200km伝送"第6回超高速光エレクトロニクス研究会. No.12. (2002)
• [文献書誌] 片山 健夫, 河口 仁司: "スーパーコンティニウム光パルスを用いた2色ポンプ・プローブ法による半導体光増幅器の高速利得緩和現象の測定"第63回応用物理学会学術講演会. 25a-A-10. (2002)
• [文献書誌] 片山 健夫, 河口 仁司: "光ファイバによる1.5μm帯スーパコンティニウム光発生とパルス圧縮"第63回応用物理学会学術講演会. 27a-YA-6. (2002)