高精度時刻周波数同期に向けたオンチップ絶対位相制御電気光学変調コムの創製

创建片上绝对相位控制电光调制梳以实现高精度时频同步

基本信息

批准号：
20H00357
负责人：
石澤淳
金额：
$ 28.79万
依托单位：
Nihon University (2022-2023)NTT Basic Research Laboratories (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，超高速光技術とシリコンフォトニクス技術を融合させることで電気光学変調コムをオンチップ集積し，超高精度にマイクロ波と光波を直接変化することができる周波数変換ギアとして光周波数からマイクロ波あるいはその逆方向に，高度に制御することにより，従来の光シンセサイザーの枠組みを超えて光を起点として任意の周波数の電磁波(サブPHｚからkHz迄)が発生な可能な“光RFシンセサイザー”を開拓することである．令和4年度はシリコン変調器を用いて，繰り返し周波数が6-25 GHzまで周波数可変可能なEOコムの発生に成功した．Si変調器へのマイクロ波信号強度の最適化，光結合の光学系見直し等を行い，高効率なEOコム発生を実現した．光コムスペクトル帯域としては125 GHzまで帯域拡張した．しかし，光コムのスペクトル帯域幅は短パルス化して非線形効果を起こすには不十分であったため，令和5年度は光コムの帯域幅拡大の実現を目指す．また，Er添加した単結晶酸化希土類(Rare-Earth Oxide, REO)薄膜導波路中光ポンピングによる信号増強のEr濃度依存性を調べた.その結果，Erイオン同士のエネルギー移動によるポピュレーション損失が光利得の制約メカニズムということが明らかにした．また，レーザーを実現するため高Q値なマイクロリング共振器も実現した．更に，EOコムを用いた低雑音なマイクロ波発生には制御回路のフィードバック帯域の拡大が必要であることも見出し，光路長の短尺化を行った．広帯域光発生用の繰り返し周波数を低減する光ゲート(パルスピッカー)や高非線形ファイバを使用せず，波長分散制御を行うことで，全光ファイバーベース電気変調コムを用いた世界最短光パルス列となる25 GHz繰返しサブ24フェムト秒光パルス列発生に成功した．更に，この短パルス光をSiN細線導波路へ光結合することで2/3オクターブ帯域以上の広帯域光発生を実証した．

本研究的目的是结合超高速光学技术和硅光子技术，在片上集成电光调制梳，将光频率转换成可以直接改变微波和光波的变频装置。超高精度。或者相反，通过先进的控制，我们正在超越传统光合成器的框架，创造出一种“光射频合成器”，它可以以光为起点产生任何频率（从 sub-PHz 到 kHz）的电磁波这是关于探索。在 2020 财年，我们成功地使用硅调制器生成了重复频率可以在 6 至 25 GHz 之间变化的 EO 梳。通过优化硅调制器的微波信号强度并检查光学耦合系统，我们实现了高效的电光梳生成。光梳频段已扩展至125 GHz。然而，光梳的光谱带宽不足以缩短脉冲并引起非线性效应，因此我们的目标是在2021财年扩大光梳的带宽。我们还研究了掺铒单晶稀土氧化物（REO）薄膜波导中光泵浦信号增强的铒浓度依赖性。结果，我们发现由于铒离子之间的能量转移引起的粒子数损失为很明显这是一种增益约束机制。我们还创建了具有高 Q 值的微环谐振器来实现激光器。此外，我们发现需要扩展控制电路的反馈频带以使用EO梳产生低噪声微波，因此我们缩短了光路长度。通过在不使用光门（脉冲选择器）或高度非线性光纤的情况下控制波长色散来降低宽带光生成的重复频率，我们使用基于全光纤的电调制梳实现了世界上最短的25 GHz光脉冲串成功生成了重复的亚24飞秒光脉冲序列。此外，通过将这种短脉冲光光学耦合到 SiN 线波导，我们演示了 2/3 倍频程的宽带光生成。

项目成果

期刊论文数量（52）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Optical-phase-conjugation-based phase noise cancellation for fiber delivery of optical frequency reference

用于光频率参考光纤传输的基于光相位共轭的相位噪声消除

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takeshi Umeki; Tomoya Akatsuka; Atsushi Ishizawa; Hiromitsu Imai; Takushi Kazama; Takahiro Kashiwazaki; Kei Watanabe; Katsuya Oguri; Ryoichi Kasahara
通讯作者：
Ryoichi Kasahara

Spectroscopic examination of optical coupling between erbium ions and microring resonators on Si-integrated on-chip devices

硅集成片上器件上铒离子与微环谐振器之间光学耦合的光谱检查

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masaya Hiraishi; Tomohiro Inaba; Xuejun Xu; Haruki Sanada; Tai Tsuchizawa; Atsushi Ishizawa; Takehiko Tawara; Jevon Longdell; Katsuya Oguri; Hideki Gotoh
通讯作者：
Hideki Gotoh

非同期光サンプリング法(ASOPS)を用いた低ノイズな時間分解反射率計測

使用异步光学采样方法 (ASOPS) 进行低噪声时间分辨反射率测量