電気光学変調器ベース光周波数コムを用いた超高精度周波数変換技術の創出

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02803
• 研究機関: 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所
• 研究代表者: 石澤 淳 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (30393797)
• 研究分担者: 西川 正 東京電機大学, 工学部, 教授 (20374069) ; 日達 研一 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (60564276) [辞退] ; 赤塚 友哉 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主任研究員 (90548257) ; 小栗 克弥 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主幹研究員 (10374068) ; 増子 拓紀 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 特別研究員 (60649664) ; 今井 弘光 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 研究主任 (00649551)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 光周波数コム / 電気光学変調 / スーパーコンティニューム光 / 自己参照干渉法 / キャリアエンベロープオフセット / 位相雑音

研究実績の概要

我々は周波数可変な低雑音なマイクロ発生を実現する新たな方式として、電気光学変調(EO)コムを用いることにより、市販のマイクロ波信号発生器(SG)の雑音を大幅に低減する方法を提案している。この方法はEOコムの中心波長から離れるほどSGの雑音が拡大され、光コムの線スペクトル幅が拡大する。このスペクトル幅をフィードバック制御で狭くすることでSGの雑音を低減できる。昨年度、EOコムの中心波長から約7,200本離れた光コムの干渉信号であるキャリアエンベロープオフセット(CEO）信号を用いてSGの雑音を大幅に低減することに成功した。しかし、実測したSGの雑音は、CEO信号の中心波長から約7,200本離れた光コムの干渉信号から見積もられる雑音の計算結果よりも高い値であった。その原因はCEO信号の信号対雑音比が低いこととフィードバック制御帯域外のSG雑音成分が多く含まれていることであると考えた。そこで、EOコムの繰り返し周波数にFSRを合わせたファブリーペロー共振器を用いることでEOコムのASE雑音が除去され、かつ、従来よりも1桁以上高いCEO信号の信号対雑音比を得ることができた。さらに、マイクロ波用空洞共振器を用いて制御回路だけで低減できないSGの雑音を抑圧することを行った。ファブリーペロー共振器と空洞共振器を用いることで25 GHzのマイクロ波信号の雑音を市販の雑音測定器の測定限界以下まで雑音レベルを低減することに成功した。実際に極低雑音な25 GHzマイクロ波信号雑音を定量的に測定するため、新規にマイクロ波の雑音測定器を構築した。今後はその測定器を用いてEOコムを用いて発生する25 GHzマイクロ波信の雑音を計測する。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 量子情報実験のための光導波路デバイス (2020)
  • 著者名/発表者名: 松田 信幸, 武居 弘樹, 清水 薫, マンロ ウィリアム ジョン, 西 英隆, 福田 浩, 土澤 泰, 高 磊, 山田 浩治, 石澤 淳, 柏崎 貴大, 倉持 栄一, 谷山 秀昭, 納富 雅也, 小熊 学, 井藤 幹隆, 橋本 俊和
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 C 巻: 103 ページ: 78～85
• [雑誌論文] Optical frequency distribution using laser repeater stations with planar lightwave circuits (2020)
  • 著者名/発表者名: Akatsuka Tomoya、Goh Takashi、Imai Hiromitsu、Oguri Katsuya、Ishizawa Atsushi、Ushijima Ichiro、Ohmae Noriaki、Takamoto Masao、Katori Hidetoshi、Hashimoto Toshikazu、Gotoh Hideki、Sogawa Tetsuomi
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 28 ページ: 9186～9197
  • DOI: https://doi.org/10.1364/OE.383526
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simple method for stabilizing an optical frequency comb to an optical reference without an RF signal generator (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishizawa Atsushi、Hitomi Kenya、Hara Kazutaka、Hitachi Kenichi、Nishikawa Tadashi、Sogawa Tetsuomi、Gotoh Hideki
  • 雑誌名: OSA Continuum 巻: 2 ページ: 1706～1712
  • DOI: https://doi.org/10.1364/OSAC.2.001706
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spectrometric analysis of silicon nitride films deposited by low-temperature liquid-source CVD (2019)
  • 著者名/発表者名: Kou R.、Yamamoto N.、Fujii G.、Aihara T.、Tsuchizawa T.、Ishizawa A.、Hitachi K.、Gotoh H.、Ukibe M.、Yamada K.
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 126 ページ: 133101～133101
  • DOI: https://doi.org/10.1063/1.5114675
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of graphene optical nonlinearity with photon-pair generation in graphene-on-silicon waveguides (2019)
  • 著者名/発表者名: Yonezu Yuya、Kou Rai、Nishi Hidetaka、Tsuchizawa Tai、Yamada Koji、Aoki Takao、Ishizawa Atsushi、Matsuda Nobuyuki
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 27 ページ: 30262～30262
  • DOI: https://doi.org/10.1364/OE.27.030262
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 電気光学変調コムを用いた高精度周波数変換 (2020)
  • 著者名/発表者名: 石澤 淳、西川 正、日達 研一、後藤 秀樹
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第40回年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] Dispersion dependence of noise characteristics of an electro-opticmodulation comb (2020)
  • 著者名/発表者名: Kenya Hitomi, Atsushi Ishizawa, Kenichi Hitachi, Tomoya Akatsuka, Tadashi Nishikawa, Hideki Gotoh
  • 学会等名: SPIE Photonic West 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Ultra-low noise microwave generation using a carrier-envelope-offset signal of 25-GHz EOM comb (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Ishizawa, T. Nishikawa, K. Hara, K. Hitachi, T. Sogawa, and H. Gotoh
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-optics (CLEO2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Automatic interpolation of 25 GHz mode spacing in dual EOM comb spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa, A. Ohara, S. Uda, A. Ishizawa, K. Hitachi, N. Picque, T. W. Haensch
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-optics (CLEO2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Ultra-Low Phase Noise Microwave Generation with 25-GHz Electro-Optics-Modulation Comb (2019)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Ishizawa, Tadashi Nishikawa, Kenichi Hitachi, Kenya Hitomi, and Hideki Gotoh
  • 学会等名: OptoElectronics and Communications Conference/International Conference on Photonics in Switching and Computing 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 空洞共振器オシレーター駆動EOコムのCEO信号を用いた低ノイズマイクロ波発生 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石澤 淳，人見 賢弥，日達 研一，赤塚 友哉，西川 正，後藤 秀樹
  • 学会等名: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] デュアルEOMコム分光の自動補間法によるアセチレン吸収線スペクトル測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大原 憲、宇田 祥平、石澤 淳、日達 研一、Nathalie Picque、Theodor Haensch、西川 正
  • 学会等名: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 電気光学変調コムの位相雑音における分散依存性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 人見 賢弥、石澤 淳、日達 研一、赤塚 友哉、西川 正、後藤 秀樹
  • 学会等名: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 多重量子井戸の時間分解反射率：転送行列による音響フォノン伝搬の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 日達 研一、佐々木 健一、新垣 駿太郎、石澤 淳、西川 正、後藤 秀樹
  • 学会等名: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 高精度な時刻同期のための光電変換技術 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石澤 淳、西川 正、日達 研一、後藤 秀樹
  • 学会等名: 日本光学会年次学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 電気光学変調コム (2019)
  • 著者名/発表者名: 石澤 淳,人見 賢弥，日達 研一，西川 正，後藤 秀樹
  • 学会等名: デバイス光コム研究会
  • 国際学会
• [学会発表] Dispersion Adjustment of Electro-optic-modulation Comb (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Hitomi, A. Ishizawa, K. Hitachi, T. Akatsuka, T. Nishikawa, H. Gotoh
  • 学会等名: International School and Symposium on Nanoscale Transport and phoTonics 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Supercontinuum Generation in Silicon-nitride Waveguides Pumped at Telecommunications Wavelengths (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Crepaldi, A. Ishizawa, R. Kou, T. Aihara, T. Tsuchizawa, N. Yamamoto, K. Hitachi, K. Yamada, H. Gotoh
  • 学会等名: International School and Symposium on Nanoscale Transport and phoTonics 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Propagation and Confinement of Acoustic Phonons in InGaAsP Multiple Quantum wells (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Aragaki, K. Hitachi, A. Ishizawa, T. Nishikawa, H. Gotoh, K. Oguri
  • 学会等名: International School and Symposium on Nanoscale Transport and phoTonics 2019
  • 国際学会