Detection of ultrafast 2-D complex signals

超快二维复杂信号的检测

• 批准号: 21K18725
• 负责人: 伊藤 文彦
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Shimane University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18725/
• 关键词: 2次元光信号; 画像; 超高速測定; 線形サンプリング法; 画僧; 光サンプリング; 2次元複素信号; マルチモード光ファイバ

本研究では、線形サンプリング法をベースに、２次元の分布を持つ複素振幅の超高速測定の実現に向けた検討を行なっている。低速で安価なエレクトロニクスのみを用いて、サブピコ秒の時間分解能を持つマルチモード複素振幅測定を実現する。このような「超高速複素振幅カメラ」は、従来の技術ではまったく不可能であり、光ファイバ空間多重通信の信号の測定を含め、様々な科学・工学技術に大きなインパクトをもたらすと考えられる。今期は、超高速・複素振幅空間分布測定器の心臓部となる新規の干渉装置を試作し、その動作確認に初めて成功した。サンプリングパルス光源として、1 MHzの周期で発振するパルス幅約1ピコ秒のモードロックレーザを用い、マルチモード光ファイバを伝搬するパルスをピコ秒オーダーの時間分解能で測定できることを実証した。加えて、直交する空間伝搬モードを正しく分離できることも確認した。これらにより、本研究の基本的なコンセプトを実証することができた。この原理を応用し、複数の伝搬モードを有する光ファイバのピコ秒オーダーの時間分解能での群遅延時間差測定を実現した。特に、同じLPモードグループ内での固有モードの伝搬時間差に起因する空間モード分散を検出できたことは、本研究ならではの成果である。光信号の複素電界振幅の超高速測定は、基礎科学から工学応用にわたる幅広い分野に関わる根幹技術である。しかし、超高速に変動する光の複素振幅を、空間的な分布を含めて測定可能な技術は、筆者の知る限り皆無であり、計画通りの成果が得られればそのインパクトは非常に大きいと考えられる。

本研究研究基于线性采样方法实现二维分布的复振幅超高速测量。仅使用缓慢且廉价的电子设备即可实现亚皮秒时间分辨率的多模复振幅测量。这样的“超高速复振幅相机”是常规技术完全不可能实现的，预计将对多种科学和工程技术产生重大影响，包括光纤空间复用通信中信号的测量。本学期，我们原型设计了一种新型干涉装置，该装置将成为超高速复振幅空间分布测量仪器的核心，并首次成功证实其运行。使用脉宽约为 1 皮秒、周期为 1 MHz 的锁模激光器作为采样脉冲光源，我们证明了可以以大约 1 MHz 的时间分辨率测量在多模光纤中传播的脉冲。皮秒。此外，我们还证实可以正确分离正交空间传播模式。通过这些结果，我们能够验证本研究的基本概念。利用这一原理，我们实现了多传播模式光纤中群时延差的测量，时间分辨率达到皮秒量级。特别是，能够检测由同一 LP 模式组内本征模式的传播时间差异引起的空间模式色散是这项研究的独特成果。光信号复杂电场幅值的超高速测量是一项基础技术，涉及从基础科学到工程应用的广泛领域。不过，据我所知，目前还没有技术能够测量超高速波动的光的复杂振幅，包括它的空间分布，而且我相信如果达到计划的结果，影响将会非常大将会完成。

项目成果

EDFσレーザにおける複屈折補償効果と安定化動作

EDFσ激光器的双折射补偿效应和稳定操作

• 发表时间: 2022
• 作者: 福嶋匡謙;和田篤;岡野真人;田中哲;伊藤文彦
• 通讯作者: 伊藤文彦

Overall Non-Mechanical Spectrally Steered LiDAR Using Chirped Amplitude-Modulated Phase-Shift Method

使用啁啾调幅相移方法的整体非机械光谱引导激光雷达

• DOI: 10.1109/jlt.2021.3131027
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Lightwave Technology
• 影响因子: 4.7
• 作者: Zhang Zheyuan;Zhang Chao;Shirahata Takuma;Yamashita Shinji;Set Sze Y.
• 通讯作者: Set Sze Y.

Measurement of Complex Waveforms in Wide Wavelength Range by Using Wavelength-Swept Light Source and Linear Optical Sampling

使用波长扫描光源和线性光学采样测量宽波长范围内的复杂波形

• DOI: 10.1587/transcom.2021ebp3132
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEICE Transactions on Communications
• 影响因子: 0.7
• 作者: Shimizu Sougo;Zhang Chao;Ito Fumihiko
• 通讯作者: Ito Fumihiko

時間・周波数分割合成法を用いた直交振幅変調光信号の時間分解コンステレーションモニタ

采用时频分合成法的正交调幅光信号时间分辨星座监测

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤原翼;五十嵐浩司;伊藤文彦
• 通讯作者: 伊藤文彦

カスケード型チャープ長周期光ファイバグレーティングの屈曲特性を利用したEDFレーザ型変位センサ

利用级联型啁啾长周期光纤光栅的弯曲特性的EDF激光型位移传感器

• 发表时间: 2022
• 作者: 福嶋匡謙;岡野真人;和田篤;田中哲;伊藤文彦
• 通讯作者: 伊藤文彦