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2013 年度 実績報告書

大容量・極低消費電力ネットワークに向けた高速・高安定・高精度波長変換器の研究

研究課題

研究課題/領域番号 24860046
研究機関九州大学

研究代表者

加藤 和利  九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 教授 (10563827)

研究期間 (年度) 2012-08-31 – 2014-03-31
キーワード波長可変レーザ / フィードバック制御 / フィードフォワード制御 / 高速波長変換 / 電流駆動回路 / PID制御
研究概要

研究期間内に以下の成果があり目標としていた高速・高精度波長変化およびこれを用いた波長変換器を実現した。
(1)高速電流制御回路の実現: 波長変換に用いる波長可変レーザの波長はその電流値によって変化させることから、瞬時に数百ミリアンペアという比較的大きな電流を高精度に制御する回路が必要である。本研究においては、カレントミラー形式を用いた高速な電流駆動回路を開発し5ナノ秒で電流値を上昇させることに成功した。
(2) マルチループPID制御アルゴリズム: 半導体レーザの波長変化はレーザ共振器内の複数の物理量変化によって生じるがそれぞれの物理現象の時定数が大きく異なるため最適な制御パラメータを見つけることが困難であった。本研究では部分マッチング法を用いて制御理論に即したフィードバック制御パラメータを導出し、さらにフィードフォワード制御を加算することで波長要求精度±1GHz以内に瞬時に収束する波長安定化法を実現した。これを上記(1)で述べた高速電流制御回路の駆動アルゴリズムとして実装し、実際の波長可変レーザを制御して、20ナノ秒での波長安定化を実現した。
(3) 高速・高安定・高精度波長変換器の実現: 上述の波長可変レーザにを用いて波長変換器としての波長変換特性を測定し、波長1540~1560nmの波長範囲で50ナノ秒以下での波長安定性を実証した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Fast wavelength switching with Tunable Distributed Amplifier (TDA-) DFB laser by using feedforward control technique2014

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Onji, Shota Takeuchi, Yudai Tatsumoto, Nobuhiro Nunoya, Makoto Shimokozono, Hiroyuki Ishii, Kazutoshi Kato
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 53 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.7567/JJAP.53

    • 査読あり
  • [学会発表] フィードフォワード制御によるTDA-DFBレーザの50ns以下での波長切替2014

    • 著者名/発表者名
      立本雄大, 恩地裕和, 武内翔太, 布谷伸浩, 下小園真, 石井啓之, 加藤和利
    • 学会等名
      電子情報通信学会2014総合大会
    • 発表場所
      新潟大(新潟市)
    • 年月日
      20140318-20140321
  • [学会発表] 波長可変レーザの最適フィードバック制御パラメータ設計2014

    • 著者名/発表者名
      佐熊一輝, 武内翔太, 布谷伸浩, 下小園真, 石井啓之, 加藤和利
    • 学会等名
      電子情報通信学会2014総合大会
    • 発表場所
      新潟大(新潟市)
    • 年月日
      20140318-20140321
  • [学会発表] 光差周波を用いたフレキシブルグリッド向け高精度レーザー波長安定化2014

    • 著者名/発表者名
      佐伯淳, 武内翔太, 恩地裕和, 加藤和利
    • 学会等名
      レーザー学会第34回年次大会
    • 発表場所
      北九州市
    • 年月日
      20140120-20140122
  • [学会発表] Acceleration of wavelength switchin for tunable distributed amplification (TDA-) DFB lasers2013

    • 著者名/発表者名
      H. Onji, S. Takeuchi, N. Nunoya, M. Shimokozono, H. Ishii, K.Kato
    • 学会等名
      18th Microoptics Conference (MOC) 2013
    • 発表場所
      東工大(東京都)
    • 年月日
      20131027-20131030
  • [学会発表] Wavelength stabilization of tunable lasers based on thermal-drift canceler2013

    • 著者名/発表者名
      S. Takeuchi, H. Onji, N. Nunoya, M. Shimokozono, H. Ishii, K.Kato
    • 学会等名
      18th Microoptics Conference (MOC) 2013
    • 発表場所
      東工大(東京都)
    • 年月日
      20131027-20131030
  • [学会発表] フィードフォワード制御によるTDA-DFBレーザの高速波長切替2013

    • 著者名/発表者名
      恩地裕和, 武内翔太, 布谷伸浩, 下小園真, 石井啓之, 加藤和利
    • 学会等名
      電子情報通信学会2013ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福工大(福岡市)
    • 年月日
      20130917-20130920
  • [学会発表] デジタル制御熱ドリフト補償による波長可変レーザの波長安定化2013

    • 著者名/発表者名
      武内翔太, 恩地裕和, 布谷伸浩, 下小園真, 石井啓之, 加藤和利
    • 学会等名
      電子情報通信学会2013ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福工大(福岡市)
    • 年月日
      20130917-20130920
  • [産業財産権] 高速波長変化モニタおよびこれを用いた光遮断装置2013

    • 発明者名
      加藤、下小園、石井、布谷
    • 権利者名
      加藤、下小園、石井、布谷
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-097119
    • 出願年月日
      2013-05-02

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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