Study on gain controllability of few-mode erbium-doped fibre amplifier

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令和4年度は、本年度計画である②FM-EDFAの動的利得制御性の理論導出に加え、令和5年度計画の③静的及び動的利得制御性の実験検証の一部を実施した。②のFM-EDFAの動的利得制御性の理論導出については、昨年度に導出した平均反転分布率を用いたFM-EDFAの解析的モデルを用いて、入力信号光パワー変化に対する励起光パワー調整による利得制御アルゴリズムを考察し、定式化を行った。③静的及び動的利得制御性の検証については、②FM-EDFAの動的利得制御性の理論導出において定式化した利得制御アルゴリズムを用いたシミュレーションにより、2-LPモード・エルビウム添加ファイバ（EDF）および4-LPモードEDFを増幅媒体とする数種類のFM-EDFAの静的利得制御性の計算を行った。その結果、コア形状が円形の円コアEDFを用いたFM-EDFAでは利得制御が困難であるが、コア形状がリング形のリングコアEDF用いたFM-EDFAでは利得制御が可能となりうることが判明した。さらに、リングコア4-LPモードEDFには、信号光モードがLP01、LP11、LP21、LP02であるタイプ（本研究においてType 1とする）と信号光モードがLP01、LP11、LP21、LP31であるタイプ（同Type 2とする）の大きく2種類あることを考慮し、2種類のリングコア4-LPモードEDFについて、コアの内側半径および外側半径のパラメータと利得制御性を関連付けるために詳細なシミュレーションを行った。その結果、Type 2で且つ内側コア半径が大きい領域のEDFを用いたFM-EDFAにおいて、0.25 dBの誤差で利得制御が可能であることを明らかにした。令和4年度に達成したこれらの成果について、国内学会において研究会や全国大会における講演を行うとともに、海外学術誌へ論文を投稿し、査読の結果一部修正の上で採択される見込みである。