擬似位相整合ニオブ酸リチウムの縦続二次非線形効果を用いた全光学的超高速信号処理

利用准相位匹配铌酸锂中级联二阶非线性效应的全光超高速信号处理

• 批准号: 16760311
• 负责人: 福地 裕
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760311/
• 关键词: 非線形光学; 光信号処理; 光スイッチ; 再生中継器; リミッタ回路; 光波長変換; 擬似位相整合; ニオブ酸リチウム

次世代の真に高速大容量かつ柔軟なフォトニックネットワークのノードに必要となる、全光超高速・超広帯域信号処理デバイスに関する理論的・実験的研究を行った。この結果、擬似位相整合ニオブ酸リチウム光導波路デバイスの縦続二次非線形光学効果を用いた全光信号処理デバイスに関して、以下の先駆的研究成果が得られた。将来のフォトニックネットワークノードに必須となる全ての全光信号処理デバイスを、同種の非線形光学素子を用いて実現することにより、低コスト化と同時に高性能化を図る試みは、国内外における他の研究開発機関ではなされておらず、極めて独創的である。1.全光超高速再生中継器数値解析により、擬似位相整合縦続二次非線形ニオブ酸リチウム光導波路デバイスには、高変換効率時において、基本波と第二高調波間の群速度不整合に起因する固有のリミッタ特性が生じることを解明した。また本リミッタ特性を用いた全光超高速再生中継器に関する設計理論を展開し、動作速度200ギガビット毎秒以上の全光再生中継が可能であることを示した。さらに実験では、理論的に予見されたリミッタ特性の存在を実証し、これを用いた全光超高速再生中継器の実現可能性を示した。2.全光超広帯域波長変換器擬似位相整合縦続二次非線形ニオブ酸リチウム光導波路デバイスを用いることにより、変調フォーマットフリーかつ波長帯域20ナノメートル以上の全光超広帯域波長変換器を実現した。さらに、2ポンプ光構成で同デバイスを駆動することにより、動作速度40ギガビット毎秒の任意波長変換器を実現するとともに、その帯域限界を明らかにした。

我们对下一代真正高速、大容量、灵活的光子网络中的节点所需的全光超高速和超宽带信号处理器件进行了理论和实验研究。在此基础上，利用准相位匹配铌酸锂光波导器件级联二阶非线性光学效应的全光信号处理器件取得了以下开创性研究成果。尝试通过使用相同类型的非线性光学元件来实现未来光子网络节点所必需的所有全光信号处理器件，从而降低成本并同时提高性能，这是日本和国外其他公司的工作。这是任何研发机构都没有做过的，极具原创性。 1.全光超快再生中继器的数值分析表明，准相位匹配级联二阶非线性铌酸锂光波导器件由于基波和二次谐波之间的群速度不匹配而具有较高的转换效率。澄清了独特的限制器特性的出现。我们还利用这种限幅器特性开发了全光超高速再生中继器的设计理论，并表明运行速度超过每秒200吉比特的全光再生中继器是可能的。此外，实验证明了理论上预测的限幅器特性的存在，并证明了利用该限幅器特性创建全光超高速再生中继器的可行性。 2.全光超宽带波长转换器采用准相位匹配级联二阶非线性铌酸锂光波导器件，实现了无调制格式的全光超宽带波长转换器。 20nm以上的波长带。此外，通过驱动双泵浦光配置的器件，我们实现了运行速度为每秒40吉比特的任意波长转换器，并阐明了其带宽限制。

项目成果

擬似位相整合ニオブ酸リチウム光導波路の継続二次非線形光学効果による全光パルス再生特性の数値解析

准相位匹配铌酸锂光波导连续二阶非线性光学效应总光脉冲再生特性的数值分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: 電子情報通信学会和文論文誌C J88-C・6
• 作者: 田口 泰透;西川 清史;藤本孝文;Yutaka Fukuchi;福地 裕
• 通讯作者: 福地 裕

Characteristics of all-optical ultrafast gate switches using cascade of second-harmonic generation and difference frequency mixing in quasi-phase-matched lithium niobate waveguides

• DOI: 10.1109/jqe.2005.845357
• 发表时间: 2005-05-01
• 期刊: IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS
• 影响因子: 2.5
• 作者: Fukuchi, Y;Akaike, M;Maeda, J
• 通讯作者: Maeda, J