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2013 年度 実施状況報告書

光通信容量の飛躍的な拡大のための空間分割多重技術の基盤形成

研究課題

研究課題/領域番号 25420309
研究種目

基盤研究(C)

研究機関北海道大学

研究代表者

齊藤 晋聖  北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (20333627)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード空間分割多重 / マルチコアファイバ / 数モードファイバ
研究概要

光ファイバ1本当たりのコアが一つだけの従来のシングルコア単一モード光ファイバでは、耐非線形性、耐フューズ性、および伝送帯域の制限から、近い将来に伝送容量の限界に突き当たることが予想されている。本研究では、こうしたシングルコア単一モード光ファイバの限界を打ち破る方法として、1本の光ファイバに多数のコアを収容したマルチコアファイバ技術と、一つのコアの中を伝搬する複数の固有モードを利用したモード多重伝送技術を組み合わせることにより、伝送容量の飛躍的な拡大を可能にする空間多重伝送技術のための基盤技術を確立することを目的として研究を進めた。
平成25年度の研究では、まず、マルチコアファイバと数モードファイバを組み合わせた数モードマルチコアファイバにおけるコア間クロストークを高精度に評価可能な理論を構築し、高次モード間のクロストーク特性が基本モード間のクロストーク特性に比べて30dB以上劣化する場合があることを明らかにした。また、伝送路中でのクロストークを低減しつつ、各モードの実効的な断面積(Aeff)をどこまで大きくできるかを詳細に検討し、2種類の異なる伝搬定数を有するコアを適切にクラッド内に配置することにより、従来型のシングルコア単一モード光ファイバに比べて20倍以上の空間多重度を有する大Aeff型数モードマルチコアファイバの設計が可能であることを明らかにした。さらに、モード多重伝送に関しては、低曲げ損失条件を満足しつつ、2つの空間モード(LP01モード、LP11モード)、および3つの空間モード(LP01モード、LP11モード、LP21モード)のみを実効的にサポートする数モードファイバの具体的なファイバパラメータを明らかにした。

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

数モードマルチコアファイバによる伝送容量の飛躍的な拡大へ向けて、当初の計画通りに研究が進展している。

今後の研究の推進方策

マルチコアファイバ伝送に関しては、限られたサイズのクラッド領域に配置できるコア数をさらに拡大するとともに、一つのコア内で利用できるモード数を拡大することにより、空間多重度のさらなる増大を目指す。コア間クロストークの低減と空間多重効率の向上、およびモード間群遅延時間差の低減の両立を可能とする新規の数モードマルチコアファイバ構造を探索するとともに、実験結果を設計に反映させることにより、実現限界を考慮に入れた数モードマルチコアファイバの極限性能を明らかにする。
数モードファイバ伝送に関しては、それぞれの空間モードを高効率、かつ低損失で合分波可能な平面導波路型モード合分波器の設計指針を明らかにし、モード間消光比特性の優れた導波路型モード合分波器の利用モード数の拡大を目指す。

次年度の研究費の使用計画

本研究は3年間の研究計画であるため。
使用残額は間接経費の一部であり、次年度以降の研究における間接経費として使用予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Ultra-broadband silicon-wire polarization beam combiner/splitter based on a wavelength insensitive coupler with a point-symmetrical configuration2014

    • 著者名/発表者名
      T. Uematsu, T. Kitayama, Y. Ishizaka, and K. Saitoh
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Journal

      巻: 6 ページ: 4500108

    • DOI

      10.1109/JPHOT.2014.2302808

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heterogeneous trench-assisted few-mode multi-core fiber with low differential mode delay2014

    • 著者名/発表者名
      J. Tu, K. Saitoh, K. Takenaga, and S. Matsuo
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 22 ページ: 4329-4341

    • DOI

      10.1364/OE.22.004329

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimized design method for bend-insensitive heterogeneous trench-assisted multi-core fiber with ultra-low crosstalk and high core density2013

    • 著者名/発表者名
      J. Tu, K. Saitoh, M. Koshiba, K. Takenaga, and S. Matsuo
    • 雑誌名

      IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology

      巻: 31 ページ: 2590-2598

    • DOI

      10.1109/JLT.2013.2271514

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of few-mode fibers for mode-division multiplexing transmission2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kasahara, K. Saitoh, T. Sakamoto, N. Hanzawa, T. Matsui, K. Tsujikawa, F. Yamamoto, and M. Koshiba
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Journal

      巻: 5 ページ: 7201207

    • DOI

      10.1109/JPHOT.2013.2292365

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multicore fibers for large capacity transmission2013

    • 著者名/発表者名
      K. Saitoh and S. Matsuo
    • 雑誌名

      Nanophotonics

      巻: 5-6 ページ: 441-454

    • DOI

      10.1515/nanoph-2013-0037

    • 査読あり
  • [学会発表] モード多重伝送用PLC型モード合分波器2014

    • 著者名/発表者名
      齊藤晋聖, 植松卓威, 半澤信智, 坂本泰志, 松井 隆, 辻川恭三, 山本文彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟市)
    • 年月日
      20140318-20140321
    • 招待講演
  • [学会発表] PLC-type LP11 mode rotator with single-trench waveguide for mode-division multiplexing transmission2014

    • 著者名/発表者名
      T. Uematsu, N. Hanzawa, K. Saitoh, Y. Ishizaka, K. Masumoto, T. Sakamoto, T. Matsui, K. Tsujikawa, and F. Yamamoto
    • 学会等名
      Optical Fiber Communication Conference and National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC 2014)
    • 発表場所
      Moscone Center (USA)
    • 年月日
      20140309-20140313
  • [学会発表] 異種結合型3コアファイバに関する検討2013

    • 著者名/発表者名
      猪狩 章, 笠原基幹, 竹永勝宏, 松尾昌一郎, 小柴正則
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福岡工業大学(福岡市)
    • 年月日
      20130917-20130920
  • [学会発表] 3 モードリングコアファイバに関する検討2013

    • 著者名/発表者名
      笠原基幹, 齊藤晋聖, 坂本泰志, 半澤信智, 松井 隆, 辻川恭三, 小柴正則
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福岡工業大学(福岡市)
    • 年月日
      20130917-20130920
  • [学会発表] モード多重伝送のための平面光導波路型モード合分波器の広帯域化に関する検討2013

    • 著者名/発表者名
      植松卓威, 齊藤晋聖, 半澤信智, 坂本泰志, 松井 隆, 辻川恭三, 増本浩平, 石坂雄平, 小柴正則
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      福岡工業大学(福岡市)
    • 年月日
      20130917-20130920
  • [学会発表] Optimized design method for heterogeneous trench-assisted multi-core fiber2013

    • 著者名/発表者名
      J. Tu, K. Saitoh, M. Koshiba, K. Takenaga, and S. Matsuo
    • 学会等名
      OptoElectronics and Communications Conference (OECC 2013)
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center (Kyoto)
    • 年月日
      20130630-20130704

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公開日: 2015-05-28  

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