多機能なコヒーレントナイキストパルスの提案とそれを用いた超高速・高効率光伝送技術

多功能相干奈奎斯特脉冲及其超高速高效光传输技术的提出

• 批准号: 26000009
• 负责人: 中沢 正隆
• 金额: $ 363.25万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014 至 2018
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-26000009/
• 关键词: 高速光伝送; ナイキストパルス; デジタルコヒーレント; 周波数利用効率; 光時分割多重; パルス整形; 超短光パルス; QAM; ディジタルコヒーレント

本年度はナイキストパルス伝送の高速・大容量化ならびに周波数利用効率(SE : Spectral Efficiency)向上への最終的な取り組みとして、(a)ノンコヒーレントナイキストパルスを用いた単一チャネル10Tbit/s伝送の実現、(b)波長多重ナイキストパルス伝送、ならびに(c)コヒーレントナイキストパルス伝送の単一チャネル15Tbit/sへの高速化・高SE化、の3つに取り組んだ。(a)に関しては、2.56Tsymbol/sのシンボルレートで単一チャネル10.2Tbit/sの超高速伝送を2.5～3.7bit/s/HzのSEで実現した。10Tbit/sへの高速化にあたり、ノンコヒーレントナイキストパルスの340fsへの超短パルス化、4次分散まで考慮した高次分散補償、ならびに非線形ファイバループミラー(NOLM : Nonlinear Optical Loop Mirror)を用いたゲート幅230fsの超高速光多重分離を実現した。これらの技術を結集し、単一チャネル10.2Tbit/s信号の225km伝送(SE : 3.7bit/s/Hz)および300km伝送(SE : 2.5bit/s/Hz)を達成した。次に(b)に関しては、ナイキストパルスの波長分割多重(WDM : Wavelength Division Multiplexing)への応用を目指して、1チャネルあたり1.28Tbit/sの超高速WDM伝送システムを構築した。この際、光通信用波長帯(Cバンド)で18Tbit/sのWDM信号を僅か14チャネルで生成することにより、1.28Tbits×14波WDM伝送を3.7bit/s/HzのSEで実現した。(c)に関しては、最終目標であるコヒーレントナイキストパルスを用いた単一チャネル15.4Tbit/s、SE=8.3bit/s/Hzの超高速・高効率伝送に世界で初めて成功した。具体的には、コヒーレントパルスのシンボルレートを1.28Tsymbol/sまで高速化し、64QAM(Quadrature Amplitude Modulation)方式により単一チャネルで10Tbit/sを凌駕する究極的なコヒーレント超高速伝送を実現している。その際、ホモダイン検波回路における自己ビート成分の低減、および多重分離に関与しないトリビュータリを抑制するための光ゲート回路の導入により、ナイキストパルスの高OSNR化を図っている。これらの要素技術により、単一チャンネル15.4Tbit/s-150km超高速コヒーレントナイキストパルス伝送を8.3bit/s/Hzという極めて高いSEで達成した。以上により、ナイキストパルスが高速性と高SE化の両面で極めて優れた伝送性能を有する究極的な光パルスであることを実証することに成功した。

This year, as our final efforts to increase the high speed and large capacity of Nyquist pulse transmission and improve the frequency utilization efficiency (SE): (a) realizing a single channel 10Tbit/s transmission using non-coherent Nyquist pulses, (b) wavelength-multiplexed Nyquist pulse transmission, and (c) increasing the speed and high SE transmission of coherent Nyquist pulses to a single channel 15Tbit/s.关于（a），以2.56Tsymbol/s的符号速率的单个通道的超高速度传输以2.5至3.7bit/s/hz的形式实现。 In order to speed up to 10 Tbit/s, we have achieved ultra-short pulses of non-coherent Nyquist pulses to 340 fs, high-order dispersion compensation taking into account the fourth-order dispersion, and ultra-high-speed optical multiplexing of 230 fs gate width using a nonlinear optical loop mirror (NOLM) By combining these technologies, we achieved 225km transmission (SE:单个通道10.2Tbit/s信号的3.7位/s/hz）和300公里的传输（SE：2.5位/s/hz）。接下来，关于（b），我们已经构建了每个通道为1.28tbit/s的超高速度WDM传输系统，目的是将其应用于nyquist脉冲的波长多路复用（WDM）。目前，通过在仅14个通道的光学通信波长（C频段）中生成18Tbit/s的WDM信号，用3.7bit/s/hz se实现了1.28tbits x 14 Wave WDM传输。关于（c），使用最终目标，连贯的Nyquist脉冲，世界上第一个成功的超高速度，高效的传输，单个通道为15.4Tbit/s，SE = 8.3bit/s/hz。具体而言，相干脉冲的符号速率已增加到1.28 tsymbol/s，而64QAM（正交振幅调制）方法实现了最终的连贯的超高速传输，在单个通道上超过10 tbit/s。目前，通过引入光门电路来减少同性恋检测电路中的自动组件并抑制不参与反复发挥作用的支流，从而增加了Nyquist脉冲，从而增加了Nyquist脉冲的OSNR。这些元素技术已经达到了单个通道15.4Tbit/s-150km超高速度相干脉冲脉冲传输，其极高的SE为8.3bit/s/hz。因此，我们成功证明了Nyquist脉冲是高速和高SE的最终光学脉冲，具有出色的传输性能。

项目成果

Mode locking theory of the Nyquist laser

奈奎斯特激光器的锁模理论

• DOI: 10.1364/oe.24.004981
• 发表时间: 2016
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: Takeru Matsuda;Fumitaka Homae;Hama Watanabe;Gentaro Taga;and Fumiyasu Komaki;M. Nakazawa and T. Hirooka
• 通讯作者: M. Nakazawa and T. Hirooka

東北大学電気通信研究所中沢研究室ホームページ

东北大学电信研究所中泽实验室主页

Single-Channel 7.68 Tbit/s, 64 QAM Coherent Nyquist Pulse Transmission over 150 km with a Spectral Efficiency of 9.7 bit/s/Hz

• DOI: 10.1364/oe.26.017418
• 发表时间: 2018-06
• 期刊: 2018 23rd Opto-Electronics and Communications Conference (OECC)
• 作者: K. Kimura;J. Nitta;Masato Yoshida;K. Kasai;T. Hirooka;M. Nakazawa

Ultrafast Spectrally-Efficient TDM Multiplexing/Demultiplexing Schemes Using Orthogonality in Coherent Optical Nyquist Pulses

利用相干光奈奎斯特脉冲中的正交性的超快频谱效率 TDM 复用/解复用方案

• 发表时间: 2015
• 作者: M. Nakazawa

PMD issues in Nyquist transmission

奈奎斯特传输中的 PMD 问题

• 发表时间: 2017
• 作者: Miyazaki;K.;and K. Bowman;T. Hirooka
• 通讯作者: T. Hirooka