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2010 年度 実績報告書

光ファイバMIMO通信技術創出に向けての多重空間モード分離・結合デバイスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 21360156
研究機関北海道大学

研究代表者

岡本 淳  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (40224068)

キーワード空間モード分割通信 / MIMO / 体積ホログラム / 光誘起屈折率媒質 / 動的再構成可能な素子 / 回折素子
研究概要

本研究の目的は、通信容量の飛躍的拡大をもたらす空間モード分割多重通信技術の実現を可能にするため、キーデバイスとなる微細な空間モードの分離・結合デバイスを新たに創出することにある。本年度は、昨年度に引き続き、光誘起屈折率媒質材料であるLiNbO_3結晶を用いた動的再構成可能な全光学的3次元回折素子の検討を進めた。微細構造を有するファイバからの出射光を擬似的に空間光変調器(SLM)によって生成し、制御光との干渉によって光誘起屈折率媒質中に多重化された体積ホログラム回折素子を生成し、これを用いた空間モード分離実験を行った。分離性能を高めるために、光線入射角、入射強度比、通信波長、および、ランダム位相版の特性など、さまざまな観点から最適化を進めた。その中で、特に、実際のファイバにおけるLPモードを想定した実験を行い、多重化に用いる空間モードの組み合わせによって、モード分離の性能が大きく変化することを見出し、最適な組み合わせにおいては、90%以上のモード分離率が得られることを確認した。多重化された体積ホログラムを精密に制御・測定する技術についても検討を進めた。材料面では、空間モードの変動や振動に対するトレランスを考えると、光誘起屈折率媒質には1ms程度の応答速度が必要であり、また、通信波長である近赤外への展開を考えると新規の材料を模索する必要がある。そのため、従来よりも飛躍的に感度の高いSPS結晶および、大きな光誘起屈折率性を有するポリマーを用いた回折素子の試作と実験を行った。また、SPS結晶を用いて、2つの異なる空間モードの接続・結合を行う素子の開発にも成功した。特に、接続する2つの空間モードが異なる場合にも、容易に光接続を実現できる光学系を考案し、動作確認実験並びに数値シミュレーションによる特性解析を実施した。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] All-optical demultiplexer based on dynamic multiple holograms for optical MIMO processing and mode division multiplexing2011

    • 著者名/発表者名
      Takuya Oda
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 7958

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical interconnection between different spatial modes using double phase conjugate mirror with polarization alignment system2011

    • 著者名/発表者名
      Yuta Wakayama
    • 雑誌名

      Optical Review

      巻: 18 ページ: 117-123

    • 査読あり
  • [雑誌論文] All-optical demultiplexer for mode division multiplex communication technique with a multimode optical fiber2010

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto
    • 雑誌名

      Technical Digest of 7th International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication (ODF'10)

      巻: (CD-ROM)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polarization Alignment Free Interconnection by Dynamically Reconfigurable Double Phase Conjugation2010

    • 著者名/発表者名
      Yuta Wakayama
    • 雑誌名

      Technical Digest of 7th International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication (ODF'10)

      巻: (CD-ROM)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mode division multiplex communication technique based on dynamic volume hologram and phase conjugation2010

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 7716-78

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compatibility to WDM of Volume Holographic Demultiplexer for Spatial Mode Division Multiplexing2010

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Morita
    • 雑誌名

      Technical Digest of the 15th Optoelectronics and Communications Conference (OECC 2010)

      巻: (CD-ROM)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experiment on Dynamic Reconfigurable Diffraction Element for Mode Division Multiplex Communication2010

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Okamoto
    • 雑誌名

      Technical Digest of the 15th Optoelectronics and Communications Conference (OEGC 2010)

      巻: (CD-ROM)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experiment on Separating of LP Modes by Dynamic Multiplex Holographic Element for Mode Division Multiplex Communication2010

    • 著者名/発表者名
      Daiki Soma
    • 雑誌名

      Technical Digest of MOC 2010

      巻: (CD-ROM)

    • 査読あり
  • [学会発表] モード分割多重通信に向けた動的ホログラムの研究2011

    • 著者名/発表者名
      岡本淳
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第31回年次大会
    • 発表場所
      電気通信大学(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2011-01-10
  • [産業財産権] 光通信システム2010

    • 発明者名
      岡本淳、森田一行
    • 権利者名
      国立大学法人北海道大学
    • 産業財産権番号
      特許、PCT/JP2010/068158
    • 出願年月日
      2010-10-15
    • 外国

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公開日: 2013-06-26  

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