• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実施状況報告書

2次元光複素振幅信号の超高速測定の研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K18725
研究機関島根大学

研究代表者

伊藤 文彦  島根大学, 学術研究院理工学系, 教授 (40593596)

研究分担者 張 超  島根大学, 学術研究院理工学系, 助教 (20881668)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
キーワード2次元光信号 / 画像 / 超高速測定 / 線形サンプリング法
研究実績の概要

本研究では、線形サンプリング法をベースに、2次元の分布を持つ複素振幅の超高速測定の実現に向けた検討を行なっている。低速で安価なエレクトロニクスのみを用いて、サブピコ秒の時間分解能を持つマルチモード複素振幅測定を実現する。このような「超高速複素振幅カメラ」は、従来の技術ではまったく不可能であり、光ファイバ空間多重通信の信号の測定を含め、様々な科学・工学技術に大きなインパクトをもたらすと考えられる。
今期は、超高速・複素振幅空間分布測定器の心臓部となる新規の干渉装置を試作し、その動作確認に初めて成功した。サンプリングパルス光源として、1 MHzの周期で発振するパルス幅約1ピコ秒のモードロックレーザを用い、マルチモード光ファイバを伝搬するパルスをピコ秒オーダーの時間分解能で測定できることを実証した。加えて、直交する空間伝搬モードを正しく分離できることも確認した。これらにより、本研究の基本的なコンセプトを実証することができた。
この原理を応用し、複数の伝搬モードを有する光ファイバのピコ秒オーダーの時間分解能での群遅延時間差測定を実現した。特に、同じLPモードグループ内での固有モードの伝搬時間差に起因する空間モード分散を検出できたことは、本研究ならではの成果である。
光信号の複素電界振幅の超高速測定は、基礎科学から工学応用にわたる幅広い分野に関わる根幹技術である。しかし、超高速に変動する光の複素振幅を、空間的な分布を含めて測定可能な技術は、筆者の知る限り皆無であり、計画通りの成果が得られればそのインパクトは非常に大きいと考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今期までに、超高速・複素振幅空間分布測定器の心臓部となる新規の干渉装置を試作し、その動作確認に成功している。これにより、本研究の基本的なコンセプトを実証することができたことに加え、これを応用し、複数の伝搬モードを有する光ファイバのピコ秒オーダーの時間分解能での群遅延時間差測定を実現している。計画で提示した基本原理の実証とその応用を示すことができたことから、研究はおおむね順調に進捗していると判断する。

今後の研究の推進方策

今後の展開として、本測定手法をマルチモードファイバにおける非線形パルス伝搬の観測に応用する予定である。これにより、本手法の応用分野を広く開拓することが期待できる。さらに、マルチモード光伝送路のモード異存損失の測定や、モード間群遅延時間差の測定に適用できる。評価対象となる光デバイスとしては、マルチモード光ファイバの他にも、マルチコア光ファイバやVCSELなどの2次元発光デバイスの評価にも適用可能と考えられる。
画素数の増大(現在は4画素)と、さらなる時間分解能の向上(現状はピコ秒オーダ)は大きな課題である。これについては、別途研究計画を起案し、取り組んでゆく。最終的には、100~1000画素、フェムト秒分解能を持つ2次元複素振幅カメラの実現を目指す。
光信号の複素電界振幅”画像”の超高速測定は、基礎科学から工学応用にわたる幅広い分野に関わる根幹技術であり、超高速に変動する光の複素振幅を、空間的な分布を含めて測定可能な技術は、筆者の知る限り皆無であり、今後の進展により多方面に大きなインパクトをもたらすことが期待できる。

次年度使用額が生じた理由

今期までに、研究計画で示した新しい測定原理の確認をすることができた。計画当初は、光ファイバのモード依存損失の測定などの応用の提示まで行う予定であったが、装置設計とその動作確認に時間がかかり、次年度に再実施することとしたい。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] EDF laser displacement sensor based on bending characteristics of polarization-independent double-pass cascaded-chirped long-period fiber grating2023

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Koken、Okano Makoto、Wada Atsushi、Tanaka Satoshi、Ito Fumihiko
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 20 ページ: 20220496

    • DOI

      10.1587/elex.19.20220496

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bandwidth-Decomposed Analysis of Spatial-Mode Dispersion of Coupled 2-Core Fiber Employing Linear Optical Sampling2023

    • 著者名/発表者名
      Uyama Masafumi、Okamura Shuki、Zhang Chao、Ito Fumihiko、Nakamura Atsushi、Okamoto Tatsuya、Koshikiya Yusuke
    • 雑誌名

      Journal of Lightwave Technology

      巻: 41 ページ: 1~11

    • DOI

      10.1109/JLT.2023.3238769

    • 査読あり
  • [雑誌論文] EDF laser temperature sensor using double-pass cascaded-chirped long-period fiber grating in sigma-cavity configuration2022

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Koken、Wada Atsushi、Tanaka Satoshi、Ito Fumihiko
    • 雑誌名

      Optics Communications

      巻: 508 ページ: 127713~127713

    • DOI

      10.1016/j.optcom.2021.127713

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Overall Non-Mechanical Spectrally Steered LiDAR Using Chirped Amplitude-Modulated Phase-Shift Method2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zheyuan、Zhang Chao、Shirahata Takuma、Yamashita Shinji、Set Sze Y.
    • 雑誌名

      Journal of Lightwave Technology

      巻: 40 ページ: 1902~1913

    • DOI

      10.1109/JLT.2021.3131027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of Complex Waveforms in Wide Wavelength Range by Using Wavelength-Swept Light Source and Linear Optical Sampling2022

    • 著者名/発表者名
      SHIMIZU Sougo、ZHANG Chao、ITO Fumihiko
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E105.B ページ: 797~804

    • DOI

      10.1587/transcom.2021EBP3132

    • 査読あり
  • [雑誌論文] EDF sigma laser using double-pass cascaded-chirped long-period fiber grating with birefringence compensation effect and its application for strain measurement2022

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Koken、Okano Makoto、Wada Atsushi、Tanaka Satoshi、Ito Fumihiko
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 19 ページ: 20220394

    • DOI

      10.1587/elex.19.20220394

    • 査読あり
  • [学会発表] 線形光サンプリング法を用いたLP11モードの2次元測定2023

    • 著者名/発表者名
      岡村柊希、大澤京悟、張超、伊藤文彦、中村篤志、古敷谷優介
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] スペクトルパターンを有する光周波数コムを用いた長距離周波数変調連続波型LiDAR2023

    • 著者名/発表者名
      Muhammad Suhail Bin Ahmad Sharifuddin、永田崇弘、張超、伊藤文彦、中村篤志、古敷谷優介
    • 学会等名
      電子情報通信学会フォトニックネットワーク研究会 (PN)学生ワークショップ(WS)
  • [学会発表] 位相雑音補償光周波数領域反射計を用いたひずみ計測2022

    • 著者名/発表者名
      谷村大輝、田中直樹、三宅大樹、張超、伊藤文彦、吉村雄一、青鹿弘行、今井道男
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] 線形光サンプリング法による結合型2コアファイバの空間モード分散の測定2022

    • 著者名/発表者名
      宇山将史、岡村柊希、張超、伊藤文彦、中村篤志、岡本達也、古敷谷優介
    • 学会等名
      電子情報通信学会光ファイバ応用技術研究会
  • [学会発表] EDFσレーザにおける複屈折補償効果と安定化動作2022

    • 著者名/発表者名
      福嶋匡謙、和田篤、岡野真人、田中哲、伊藤文彦
    • 学会等名
      第66回光波センシング技術研究会
  • [学会発表] カスケード型チャープ長周期光ファイバグレーティングの屈曲特性を利用したEDFレーザ型変位センサ2022

    • 著者名/発表者名
      福嶋匡謙、岡野真人、和田篤、田中哲、伊藤文彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会光ファイバ応用技術研究会
  • [学会発表] PNC-OFDR方式を用いた分布型光ファイバセンサによる静・動ひずみ計測2022

    • 著者名/発表者名
      吉村雄一、青鹿弘行、今井道男、川端淳一、三宅大樹、谷村大輝、張超、伊藤文彦
    • 学会等名
      土木学会年次大会
  • [学会発表] 高速波長掃引レーザを用いたOFDRによる動的ひずみ計測2022

    • 著者名/発表者名
      小具亮太、谷村大輝、張超、伊藤文彦、吉村雄一、青鹿弘行、今井道男
    • 学会等名
      電子情報通信学会光ファイバ応用技術研究会
  • [学会発表] 線形光サンプリング法を用いた結合型2コア・4コアファイバの空間モード分散の帯域ごと測定2022

    • 著者名/発表者名
      岡村柊希、宇山将史、張超、伊藤文彦、中村篤志、岡本達也、古敷谷優介
    • 学会等名
      電子情報通信学会光ファイバ応用技術研究会
  • [学会発表] 波長掃引型光周波数コムを用いた周波数変調連続波型光距離計2022

    • 著者名/発表者名
      永田崇弘、Muhammad Suhail Bin Ahmad Sharifuddin、張超、伊藤文彦、中村篤志、古敷谷優介
    • 学会等名
      第73回電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • [学会発表] 分布型光ファイバ計測技術を用いた舗装構造の評価2022

    • 著者名/発表者名
      那須郁香、永谷英基、吉村雄一、今井道男、岩永真和、伊藤文彦
    • 学会等名
      第2回交通地盤工学に関する国内シンポジウム
  • [学会発表] 時間・周波数分割合成法を用いた直交振幅変調光信号の時間分解コンステレーションモニタ2022

    • 著者名/発表者名
      藤原翼、五十嵐浩司、伊藤文彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会光通信システム研究会

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi