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令和5年度は年度計画を拡張し、動的利得制御理論を時間変化の計算および伝達関数計算ができるようにフューモード・エルビウム添加ファイバ増幅器(FM-EDFA)の解析的モデルを拡張すると共に、動的利得制御制理論計算値と実験結果との整合性を検証した。FM-EDFAモデル拡張については、平均反転分布および増幅オーバーラップファクタを導入したFM-EDFAの動的挙動を記述する時間依存性モデルを導出した。このモデルでは、増幅オーバーラップファクタと等価面積が時間に依存しない条件下ではFM-EDFAの動的挙動は平均反転分布の微分方程式で記述されるが、この条件はリングコア・エルビウムドープファイバ（EDF）を用いたFM-EDFAにおいて満たされることをシミュレーションにより示した。また、リングコアEDFを用いた2-LPモードEDFAの過渡応答と周波数応答の計算値と実験値がよく一致することを示し、導出モデルの正しさを検証できた。令和5年度に達成したこれらの成果について、国内学会において研究会や全国大会における講演を行うとともに、海外学術誌へ論文を投稿し採択された。
本研究期間を通して、FM-EDFAをモード分割多重(MDM)光伝送システムやMDM光ネットワークへ適用するための課題の一つである利得制御技術に関して、本研究では2-LPモード及び4-LPモードのFM-EDFAの基礎的利得制御性として、静的利得制御性のシミュレーションによる考察、及び動的利得応答の解析的モデル導出・実験検証を行った。その結果、リングコアEDFを用いたFM-EDFAでは、励起光パワー調整のみで利得制御ができること、及び本研究で導出した動的利得応答の解析的モデルが適用可能であることを明らかにした。
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