２種多重偏光ホログラム一体化素子による偏光渦モード完全分離装置の開発と応用

两种多偏振全息集成元件完整偏振涡旋模式分离装置的研制与应用

基本信息

批准号：
22H01544
负责人：
坂本盛嗣
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01544/
关键词：
偏光渦光多重通信液晶光配向モード分離

项目摘要

世代の光通信技術として現行の通信容量を飛躍的に向上できると期待されている偏光渦多重通信の実用化には、偏光渦の多重化情報を分離・検出する工程が必要不可欠となるが、その技術開発は未だ本命手法が確立していない未成熟領域にある。本研究では、先の研究で申請者らが開発した液晶偏光ホログラムによる偏光渦モード分離法の原理を拡張し、偏光渦の次数及び２直交状態を含む完全なモード分離素子の実現を目指す。さらに提案素子を用いた偏光渦モードスペクトルメータを試作する。さらに、ファイバ中を伝播する偏光渦の特性解析及び有線通信の実証実験を行う。これにより、提案方式の偏光渦多重通信方式の要素技術としての確立を目指す。令和４年度の主な成果は、２種の偏光ホログラムを利用した２直交モード分離素子の設計である。２種偏光ホログラム一体化素子のホログラムパターンに対するモード分離特性について数値シミュレーションにより解析し、最大１６モードの２直交状態を含む偏光渦モード分離が可能な素子の設計に成功した。さらに、検出可能な偏光渦モード数を増やした場合の、モード検出におけるクロストークを数値シミュレーションにより解析した。これにより、１６モード検出において、当初目標としていた-25dB以下のクロストークを達成できることを計算上明らかにした。また、偏光渦多重モードの伝送実験のための偏光渦多重状態生成装置の構築も行った。構築した装置は、２台の空間光変調器から別々に発生させた左右円偏光の光渦を、不等光路の光干渉計を介して空間的に同軸で重ね合わせて偏光渦多重状態を発生させる光学系となっている。本装置を用いて、偏光渦多重状態が発生可能であることを数例実証した。

为了实际使用两极分化的涡流多路复用通信，预计将大大提高当前的通信能力，这是一系列光学通信技术，这是一种将极化涡流分开和检测多重信息的过程至关重要，但是技术开发仍在未成熟的领域中，该领域尚未建立主要方法。这项研究旨在使用申请人在先前的研究中开发的液晶偏光全息图扩展极化涡流模式分离方法的原理，并实现一个完美的模式分离装置，其中包括偏振涡流和两个正交状态的顺序。此外，制造了使用该元素的极化涡流模式谱图。此外，对通过纤维传播的极化涡度的特征进行了分析，并进行了有线通信的演示实验。这旨在将其确定为拟议的两极化涡流多重通信系统的基本技术。 2022财政年度的主要成就是使用两种偏振全息图的两种正交模式分离器的设计。通过数值模拟分析了两个极化全息图元素的全息图模式的模式分离特性，并成功设计了能够极化涡旋模式分离的设备，包括两种最多16个模式的正交状态。此外，通过数值模拟分析了增加可检测到的极化涡流模式的数量时，在模式检测过程中的串扰。这表明，在16模式检测中，可以实现-25dB或更少的串扰的初始目标。我们还构建了一个偏振涡流多状态发生器，用于在极化涡流多种模式中进行传输实验。构造的设备是一个光学系统，它通过空间上的光空间调节器通过具有不相等的光路的光学干涉仪分别将两个空间光调节器分别重叠，从而在空间上生成两极化的涡度涡度。使用此设备，已经证明了几个示例可以生成偏振涡流多个状态。