次世代通信に向けた超低位相雑音の集積光周波数コムに関する研究

下一代通信超低相位噪声集成光频梳研究

基本信息

批准号：
22KJ2357
负责人：
西本健司
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は次世代大容量・高速通信に向けた高品質キャリア信号生成のために、マイクロコムを超低位相雑音化させることを目的としている。マイクロコムとは、低損失の半導体光導波路で形成されるリング型微小光共振器を利用してミリスケールまで縮小された光周波数コムの一種であり、周波数軸上で等間隔に並ぶ多数の周波数モードを持つ。また、一般的な半導体製造技術でシステム全体を作製可能であることから生産性や価格の面において高いアドバンテージを持つ。さらに、微小光共振器のリング半径で決定されるマイクロコムの周波数モード間隔は数百 GHzにも及ぶため、光周波数分周を利用したミリ・THz波発生による次世代通信キャリア発生等独自の応用領域を持つ。しかし、微小光共振器は熱揺らぎによる屈折率変動が比較的大きいため、発生したマイクロコムの位相雑音が増大することが知られている。位相雑音の増大は通信キャリアとしての品質を低下させるため、低位相雑音化の対策は必須である。初年度は五酸化タンタルを利用した微小光共振器の作製と、結合リング型微小光共振器を利用したマイクロコムの位相安定化に向けた光スペクトル広帯域化実験を行った。五酸化タンタル製の微小光共振器は他の代表的な媒質と比較して一桁ほど低い熱屈折率係数を持つ。そのため、発生したマイクロコムの位相雑音は本質的に低減する事が予想される。本年度では、マイクロコム発生で重要となる高い光閉じ込め性能(Q値)を持つ共振器作成プロセスの再現性の確保に取り組んだ。結合リング型微小光共振器は2つの共振周波数が相互作用するAvoided mode crossing(AMX)を強力に発生させることが出来るデバイスである。本年度では、AMXを利用した局所的な分散制御を行うことで広い周波数スパンにわたり位相整合条件が満たされ、光スペクトルが広帯域化されたマイクロコムを発生させることに成功した。

这项研究的目的是制造具有超低相位噪声的微梳，以便为下一代大容量、高速通信产生高质量的载波信号。微梳是使用由低损耗半导体光波导形成的环形微观光学谐振器缩小到毫米级的光学频率梳，是使用环形微观光学谐振器的光学频率梳。由低损耗半导体光波导形成的光学谐振器具有模式。此外，由于整个系统可以使用常见的半导体制造技术来制造，因此在生产率和成本方面具有很大的优势。此外，由微观光学谐振器的环半径决定的微梳的频率模式间距延伸至数百GHz，从而可以创建独特的应用，例如通过产生毫米太赫兹波来生成下一代通信载波采用光频划分。然而，众所周知，微光学谐振腔由于热波动而具有相对较大的折射率波动，这增加了所产生的微梳的相位噪声。由于相位噪声的增加会降低通信载波的质量，因此降低相位噪声的措施至关重要。第一年，我们使用五氧化二钽制作了微观光学谐振器，并使用耦合环型微观光学谐振器进行了拓宽光谱以稳定微梳相位的实验。由五氧化二钽制成的微观光学腔的热折射率系数比其他典型介质低一个数量级。因此，预计所产生的微梳相位噪声将得到本质上的降低。今年，我们致力于确保具有高光学限制性能（Q 值）的谐振器创建过程的可重复性，这对于微梳的生成非常重要。耦合环型光学微谐振器是一种可以强烈产生避免模式交叉（AMX）的装置，其中两个谐振频率相互作用。今年，通过使用AMX进行局部色散控制，我们成功地生成了在宽频率跨度上满足相位匹配条件并具有宽带光谱的微梳。

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Spectral broadening of a Kerr microresonator soliton comb via a coupled-ring microresonator

通过耦合环微谐振器对克尔微谐振器孤子梳进行光谱展宽

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kenji Nishimoto;Kaoru Minoshima;Naoya Kuse
通讯作者：
Naoya Kuse

Low phase noise THz generation from a fiber-referenced Kerr microresonator soliton comb

从光纤参考克尔微谐振器孤子梳产生低相位噪声太赫兹

DOI：
10.1038/s42005-022-01100-0
发表时间：
2022
期刊：
Communications Physics
影响因子：
5.5
作者：
Kuse Naoya;Nishimoto Kenji;Tokizane Yu;Okada Shota;Navickaite Gabriele;Geiselmann Michael;Minoshima Kaoru;Yasui Takeshi
通讯作者：
Yasui Takeshi

Low noise 560 GHz generation from a fiber-referenced Kerr microresonator soliton comb

由光纤参考 Kerr 微谐振器孤子梳产生低噪声 560 GHz

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Naoya Kuse;Kenji Nishimoto;Yu Tokizane;Shota Okada;Kaoru Minoshima and Takeshi Yasui
通讯作者：
Kaoru Minoshima and Takeshi Yasui

Basic study on THz wireless communication using Kerr micro-resonator frequency combs

基于克尔微谐振器频率梳的太赫兹无线通信基础研究