Research on broadband optical parametric amplification adn wavelength conversion for large capacity optical communication

大容量光通信宽带光参量放大与波长转换研究

基本信息

批准号：
21H01330
负责人：
遊部雅生
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tokai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

複数の位相整合ピークを有するマルチQPM素子において、SHG過程による励起光の発生に用いる位相整合ピークと光パラメトリック増幅(OPA)過程に用いる位相整合ピークの効率が後者の方が大きくなる非対称な位相整合曲線を得るための、周期分極反転構造の位相変調の最適化の方法を確立した。実際の素子作製においては導波路サイズの不均一性により所望の非対称性な位相整合曲線が得られたため、以降の検討ではこの素子を原理検討に用いることとした。SHG過程で発生した励起光を効率良く導波路に入射する構造として、2ピークマルチQPM素子の片端面にSH光波長のみを反射するダイクロイックミラーを設けた反射型のファイバ入出力他モジュールを作製した。同モジュールを往復で用いることにより、マルチQPM素子を用いた構成しては始めてOPA過程による信号利得を得ることに成功した。励起光の発生とOPA過程を個別のPPLN導波路を用いる構成の光パラメトリック増幅器を用いて中継伝送が可能であることを実験的に検証した。最大で長さ130kmのシングルモードファイバ(SMF)を伝送後も伝送前の信号光と同等の信号品質が得られることを確認した。OPAで得られるアイドラ光は信号光と位相共役の関係にあるため、前段のSMFの異常分散により波形歪を伴った信号光は、OPAにより波形の時間反転が行われ、同じ絶対値を持つ正常分散を受けたのと同等の波形に変換される。再び異常分散をもつ後段のSMFを伝送することにより、分散による波形歪が補償できることが明らかになった。波長変換技術を利用して炭化水素系ガスの倍音振動による光吸収が予想される1700nm帯の光を発生し、ジメチルジスルフィドの吸収スペクトルの測定を行った結果、1683nmに倍音振動によるものと見られる吸収ピークが得られることを見出した。

在具有多个相位匹配峰的多QPM器件中，会发生不对称相位匹配，其中用于通过SHG过程产生泵浦光的相位匹配峰和用于光参量放大(OPA)过程的相位匹配峰的效率我们建立了一种优化周期性极化结构的相位调制以获得曲线的方法。在器件的实际制作中，由于波导尺寸的不均匀性，得到了理想的非对称相位匹配曲线，因此我们决定在后续的研究中采用该器件进行原理研究。为了将SHG过程中产生的激发光有效地输入到波导中，我们创建了一种带有二向色镜的反射光纤输入/输出模块，该二向色镜仅在2峰多QPM元件的一个端面上反射SH光波长.通过在往返中使用相同的模块，我们能够在使用多 QPM 元件的配置中首次通过 OPA 过程成功获得信号增益。我们通过实验验证了泵浦光的生成和 OPA 过程可以通过使用单独的 PPLN 波导配置的光参量放大器进行中继和传输。我们确认，即使通过最大长度为130公里的单模光纤（SMF）传输后，也可以获得与传输前信号光相同的信号质量。由于OPA得到的闲频光与信号光存在相位共轭关系，因此前级SMF反常色散导致波形畸变的信号光经过OPA进行时间反转，变得具有相同绝对值的正常信号光。波形被转换为与接收色散的波形相同的波形。很明显，由于色散引起的波形失真可以通过传输具有反常色散的后续 SMF 来补偿。利用波长转换技术，我们产生了1700 nm波段的光，该波段预计会因烃类气体的泛音振动而发生光吸收，并测量二甲基二硫醚的吸收光谱。结果，我们发现二甲基二硫醚的吸收光谱发现二硫化物是由1683nm处的泛音振动引起的吸收峰。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

PPLN導波路を用いたOPAにおける利得波長域拡大の検討

利用PPLN波导扩大OPA增益波长范围的研究

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
八木大希　川端　優樹　遊部雅生　風間拓志　圓佛晃次　梅木毅伺　笠原亮一
通讯作者：
八木大希　川端　優樹　遊部雅生　風間拓志　圓佛晃次　梅木毅伺　笠原亮一

Parametric wavelength conversion with bidirectional utilization of a multiple QPM device

利用多个 QPM 器件进行双向参数波长转换

DOI：
10.1364/oe.428868
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
3.8
作者：
Asobe Masaki;Punhavan Saroeun;Kato Masato;Umeki Takeshi;Enbutsu Koji;Kazama Takushi;Kasahara Ryoichi
通讯作者：
Kasahara Ryoichi