周期分極反転ニオブ酸リチウムの縦続二次非線形効果を用いた全光超高速広帯域信号処理

利用周期性极化铌酸锂中级联二阶非线性效应的全光超高速宽带信号处理

基本信息

批准号：
18760283
负责人：
福地裕
金额：
$ 1.54万
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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

将来のフォトニックネットワークでは、1テラビット毎秒を遥かに越える超大容量性が要求され、用いる光パルスの幅はピコ秒からサブピコ秒の領域に達する。このようなネットワークを構築するには、電子技術によらない全光学的信号処理デバイスが必須である。本研究では、周期分極反転ニオブ酸リチウム(PPLN)デバイスにおける第二高調波発生と差周波混合の縦続二次非線形光学効果を用いた、テラビット毎秒級の様々な全光信号処理デバイスを提案した。具体的には、異常光導波型および常光・異常光両導波型PPLNデバイスに対して、電子計算機を用いた詳細な特性解析と原理実験を行い、全光超高速ゲートスイッチ、全光超高速再生中継器、ポンプ光フリー全光超広帯域波長変換器の実現可能性を示した。全光超高速再生中継器は、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波形整形機能を用いており、ポンプ光フリー全光超広帯域波長変換器は、信号スペクトルの端に擬似位相整合波長を合わせることにより、ポンプ光を必要としない。これらは、これまでにない全く新しい動作原理である。最終目標は、これらの全光超高速超広帯域信号処理デバイスを用いて、真に高速大容量の次世代フォトニックネットワークを構築することである。本ネットワークノードに必須となる全ての信号処理デバイスを、同種の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かつ先駆的であると考えられる。

未来的光子网络将需要远远超过每秒1太比特的超高容量，所使用的光脉冲宽度将达到皮秒至亚皮秒范围。要构建这样的网络，非电子、全光信号处理装置是必不可少的。在这项研究中，我们利用周期性极化铌酸锂（PPLN）器件中二次谐波产生和差频混合的级联二阶非线性光学效应，提出了每秒太比特级的各种全光信号处理器件。具体来说，我们利用电子计算机对特殊光波导型和普通及特殊光波导型PPLN器件进行了详细的特性分析和原理实验，并开发了全光超高速门开关和全光超高速门开关。再生中继器和无泵浦光全光超宽带波长转换器的可行性。全光超快再生中继器由于基波和二次谐波之间的群速度不匹配而采用独特的波形整形功能，无泵浦光全光超宽带波长转换器利用信号频谱的边缘。通过将准相位匹配波长匹配到，不需要泵浦光。这些是以前从未见过的全新操作原理。最终目标是利用这些全光超高速超宽带信号处理器件构建真正高速、大容量的下一代光子网络。日本或海外没有其他研发组织试图通过使用相同类型的元件来实现该网络节点所必需的所有信号处理设备来降低成本并提高性能，这被认为是极具原创性和开创性的。