Ultra-low latency optical communication systems based on combination of time-reversed optical signal transmission and machine learning technique

基于时间反演光信号传输与机器学习技术相结合的超低时延光通信系统

• 批准号: 21K04063
• 负责人: 岡村 康弘
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokushima
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04063/
• 关键词: 2次光非線形導波路; 数値シミュレータ; 時間反転波発生; 位相共役光発生; 光ファイバ通信; 時間反転波; 機械学習; 低遅延

本研究では，研究期間(R3～R7年度)中以下4つの項目について検討する．検討項目(1)2次光非線形導波路シミュレータ作成と2倍波光発生実験によるシミュレータ検証，検討項目(2)2次光非線形導波路を用いた時間反転波発生器の設計，検討項目(3)多中継伝送系における機械学習による光非線形歪補償とその効果の検証，検討項目(4)時間反転波伝送と機械学習を適用した波長多重中継伝送R4年度においては検討項目(1)(3)(4)について取り組んだ．検討項目(1)～2倍波光発生実験の実施：R3年度に仕様策定し，発注した周期分極反転ニオブ酸リチウム(PPLN)導波路(2倍波光発生用，光増幅用)それぞれについて基本特性(連続光入力時の基本波光パワー対2倍波光パワー，2倍波光変換効率)を実験的に取得し，仕様通りの性能が得られていることを確認した．検討項目(3)～機械学習に基づくディジタル 光非線形歪補償プログラムの作成：既に発表されているアルゴリズムを参考に，機械学習による光非線形歪補償のMatlabプログラムを作成した．一例ではある，光ファイバ伝送により光QPSK信号が受けた自己位相変調(光非線形歪の一つ)を，受信部において作成したプログラムにより補償可能なことを数値シミュレーションにより確認した．検討項目(4)～分布ラマン増幅の適用による時間反転波伝送の光非線形歪補償性能増強：従来型の時間反転波伝送では光非線形歪補償性能を最大化する手法として伝送路位置に対する信号光・時間反転波パワー(パワープロファイルと呼ぶ)を対称化する方法が提案されている．我々の扱う光周波数シフトのない時間反転波伝送においてもその効果が期待できる．そこで，パワープロファイルの対称性の要求条件を数値シミュレーションにより評価した．その結果をレーザー学会第43回年次大会にて口頭発表した．

In this study, で で, and during the research period (years R3 to R7), the following 4 に <s:1> projects に する て検 て検 て検 て検 discussed する. 検 for items (1) two light nonlinear guided wave road シ ミ ュ レ ー タ made と 2 times wave 発 be 験 に よ る シ ミ ュ レ ー タ 検 card, 検 for project (2) two light nonlinear を guided wave road with い た wave inverse planning 発 raw の design time, beg project (3) more 継 検 伝 send department に お け る rote learning に よ る nonlinear slanting light compensation と そ の unseen fruit の 検 card, Beg the planning project (4) the time wave 検 伝 send と rote learning を applicable し た wavelength in multiple 継 伝 send R4 annual に お い て は 検 for items (1) and (3) (4) に つ い て group take り ん だ. Youdaoplaceholder0 Practical application of Project (1) - 2x wave light Generation: R3 annual に shi others draw up し, 発 note し た cycle polarization reverse planning ニ オ ブ acid リ チ ウ ム (PPLN) guided wave road (light wave 発 born with two times, rights of use) そ れ ぞ れ に つ い て basic characteristics (even 続 light into force when the basic wave パ の ワ ー seaborne 2 times wave パ ワ ー, double wave - in sharper rate) を be 験 に obtain し, The master が <s:1> performance が confirms られて る る とを とを. 検 for project (3) to study mechanical に づ く デ ィ ジ タ ル nonlinear slanting light compensation プ ロ グ ラ ム の is made: both に 発 table さ れ て い る ア ル ゴ リ ズ ム を reference に, rote learning に よ る nonlinear slanting light compensation の Matlab プ ロ グ ラ ム を made し た. One で は あ る, light フ ァ イ バ 伝 send に よ り QPSK signal light が by け た their phase - adjustable (light nonlinear slanting の つ) を, by the ministry に お い て made し た プ ロ グ ラ ム に よ り compensation may な こ と を the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り confirm し た. Youdaoplaceholder0 discuss project (4) ~ distribution ラ ラ <s:1> increase amplitude <e:1> applicable による time anti-転 wave 伝 the non-linear distortion compensation performance of the sent light is enhanced: 従 の time to type the planning wave 伝 send で は nonlinear slanting light compensation performance を maximize す る gimmick と し て 伝 send road location に す seaborne る signal light, the planning time wave パ ワ ー (パ ワ ー プ ロ フ ァ イ ル と shout ぶ) を says the seaborne す る method proposed が さ れ て い る. I 々 の Cha う light cycle for シ フ ト の な い time wave inverse planning 伝 send に お い て も そ の unseen fruit が expect で き る. そ こ で, パ ワ ー プ ロ フ ァ イ ル の said sex seaborne の を requirements regarding the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り review 価 し た. Youdaoplaceholder0 results をレ をレ ザ ザ そ the 43rd annual general meeting of the にて oral presentation そ た.

项目成果

光パラメトリック信号処理技術の光ファイバ通信への応用

光参量信号处理技术在光纤通信中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Yokoo Kazune;Kozawa Yusuke;Sawa Takao;岡村康弘，髙田篤
• 通讯作者: 岡村康弘，髙田篤

Dispersion compensation of wavelength-division multiplexed signals using waveband shift-free optical phase conjugators

使用无波带偏移光学相位共轭器对波分复用信号进行色散补偿

• DOI: 10.1587/comex.2021xbl0180
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEICE Communications Express
• 影响因子: 0.3
• 作者: Okamura Yasuhiro;Takada Atsushi
• 通讯作者: Takada Atsushi

波長帯域シフトフリー位相共役光伝送における伝送路パワープロファイルの影響

传输线功率分布对波长带无位移相位共轭光传输的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Okamura Yasuhiro;Takada Atsushi;川出有紗，中條渉，小林健太郎;山下多聞，桑田昌佳，久我宣裕;川出有紗，中條渉，小林健太郎;岡村康弘，日向拓人，高田篤
• 通讯作者: 岡村康弘，日向拓人，高田篤