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

2003 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 / ルーティング

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、およびそのため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の利得の高速応答について検討した。
1.SC光パルス発生と光パルス圧縮
光パラメトリック発振器で発生した1.5μm帯の180fsの光パルスから、1mの分散補償用ファイバ(正常分散ファイバ)を用いて、約300nmのスペクトル幅をもつSC光を発生した。異常分散ファイバにより分散補償することにより約43fsの光パルスへの圧縮に成功した。この結果は、光ファイバ中の光カー効果と2次分散を考慮した解析結果とよく一致することがわかった。
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
SC光から、バンドパスフィルタで異なる2波長成分を切り出し、2色ポンプ・プローブ法の光源とした。これにより時間分解能を100fs台にすることができた。組成の異なる量子井戸を積層した活性層を用いることにより、利得帯域幅を拡大した非対称MQW構造半導体光増幅器のダイナミックスをこの2色ポンプ・プローブ法により測定した。その結果、長波長ほど利得の飽和が速く回復することがわかった。この結果は、レート方程式を用いた詳細な解析とも良く一致することがわかった。
3.光時分割信号の多重分離
SOAの4光波混合を用いて、光時分割多重信号の多重分離(DEMUX)を行い、チャネル毎に異なる波長の信号として出力した。波長とタイミングが異なる複数のポンプ光を用い、SOAにより波長とタイミングが異なる複数の4光波混合を生成し、バンドパスフィルタで各4光波混合光を分離した。実験により、160Gbit/s相当のOTDM信号からDEMUXされた、波長とタイミングが異なる2つの出力光が得られることを確認した。

研究成果

• [文献書誌] T.Katayama, H.Kawaguchi: "Measurement of ultrafast cross-gain saturation dynamics of a semiconductor optical amplifier using two-color pump-probe technique"IEEE Photonics Tech.Lett.. Vol.16,No.3. 855-857 (2004)
• [文献書誌] H.Kawaguchi: "Supercontinuum short optical pulse generation and its application to gain dynamics measurements of SOAs (招待論文,plenary talk)"5th International Conference Transparent Optical Networks (ICTON 2003). Mo.A.2. 2-5 (2003)
• [文献書誌] T.Katayama, H.Kawaguchi: "Ultarafast cross-gain saturation dynamics measurements of SOAs using two color pump-probe technique with supercontinuum optical pulses"Optical Amplifiers and Their Applications (OAA 2003). WB2. 232-234 (2003)
• [文献書誌] V.V.Lysak, I.A.Sukhoivanov, A.V.Shulika, H.Kawaguchi: "Time-domain numerical model for asymmetrical multiple-quantum well traveling-wave semiconductor optical amplifiers"the European Quantum Electronics Conference (EQEC 2003). CJ3T. (2003)
• [文献書誌] V.V.Lysak, H.Kawaguchi, T.Katayama, I.A.Sukhoivanov: "Amplification and saturation properties of asymmetrical multiple quantum-well traveling wave semiconductor optical amplifiers"3rd International Conference on Numerical Simulation of Semiconductor Optoelectronics Devices (NUSOD-03). ThA4. 74-75 (2003)
• [文献書誌] V.V.Lysak, H.Kawaguchi, T.Katayama, I.A.Sukhoivanov: "Simulation of optical gain and gain recovery for asymmetrical multiple quantum well semiconductor optical amplifiers"7th International Symposium on Contemporary Photonics Technology (CPT 2004). P-7. 79-80 (2004)
• [文献書誌] T.Mori, Y.Yamayoshi, H.Kawaguchi: "All-optical time division and wavelength division demultiplexing of 160 Gbit/s OTDM signal by FWM in SOA"2003 IEEE LEOS Annual Meeting Conference Proceedings. Vol.1,TuV2. 358-359 (2003)
• [文献書誌] 森隆, 山吉康弘, 河口仁司: "SOAを用いた160Gbit/s OTDM信号の時間分割/波長分割DEMUX"電子情報通信学会 信学技報. LQE2003-41. 23-27 (2003)
• [文献書誌] 河口仁司: "半導体レーザ及び半導体光増幅器を用いた超高速光信号処理(招待講演)"第3回超高速光エレクトロニクス研究会. (2003)
• [文献書誌] V.V.Lysak, H.Kawaguchi, T.Katayama, I.A.Sukhoivanov: "Gain properties of asymmetrical multiple quantum-well traveling wave SOAs"2003年(平成15年)秋季第64回応用物理学会学術講演会. 1a-YK-6. 1086 (2003)
• [文献書誌] V.V.Lysak, H.Kawaguchi, T.Katayama, I.A.Sukhoivanov, A.V.Shulika: "Ultrafast Gain Dynamics in Asymmetrical Multiple Quantum-Well SOAs"2003年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会. C-4-19. 295 (2003)
• [文献書誌] 片山健夫, 河口仁司: "パルス圧縮したスーパーコンティニウム光を用いた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"2003年(平成15年)秋季第64回応用物理学会学術講演会. 31p-YK-17. 1084 (2003)
• [文献書誌] 森隆, 山吉康弘, 河口仁司: "SOA中のFWMを用いた160Gbit/s信号の時間分割/波長分割DEMUX"2003年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会. C-4-48. 324 (2003)
• [文献書誌] 森隆, 河口仁司: "電界吸収型光変調器の4光波混合特性"2004年(平成16年)春季第51回応用物理学関係連合学術講演会. 31p-ZK-2. (2004)
• [文献書誌] 森隆, 河口仁司: "SOA中のFWMを用いたOTDM信号の全光超高速スイッチング"2004年電子情報通信学会総合大会. C-4-33. 361 (2004)
• [文献書誌] 森隆, 片山健夫, 河口仁司: "周波数領域干渉法による複数の短パルス光の位相測定"2003年電子情報通信学会エクトロニクスソサイエティ大会. C-3-114. 247 (2003)
• [文献書誌] J.Inoue, H.Sotobayashi, W.Chujo, H.Kawaguchi: "80 Gbit/s conventional and carrier-suppressed RZ signals transmission over 200 km standard fiber by using mid-span optical phase conjugation(招待論文)"IEICE Trans.Commun.. Vol.E86-B, No.5. 1555-1561 (2003)
• [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"the European Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Europe 2003). CJ4-1-TUE. (2003)