2波長レーザーを用いる次世代光ファイバ無線のための位相変調技術の開発

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2つの縦モードで同時に発振する2モード発振マイクロチップレーザの出力光を用いた次世代ファイバ無線のための位相変調技術を開発するため，前年度は，レーザ光を長さ17 mmのLiNbO3複屈折性結晶に導入することにより，2つのモード光がほぼ完全な直交偏光状態に変換できることを実証した．その一方でそれらの偏光状態は結晶の温度変化の影響を想定以上に強く受けることが明らかになったため，エアシールドを自作して負帰還制御を掛けることにより，結晶の温度変化を±0.01℃以下に抑えることに成功し，透過光の偏光状態を長時間安定に維持することが可能になった．本年度は，位相変調器の仕様としての温度変化の許容量を決定するため，実験装置各部における偏光状態の詳細な数値シミュレーションを行い，ミリ波パワー効率と偏光楕円の楕円率の観点からミリ波の変調効率への影響を検討した．その結果，温度変化の許容量は偏光軸の回転角に換算して±0.9°以下に制御する必要があることを明らかにした．また，偏光状態の負帰還制御において，ナイキスト周波数の1/2よりも低い周波数でループが発振に至る現象がしばしば観測されたため，数値シミュレーションを行ってその原因を調査した．その結果，単純な積分器を実装したディジタル制御系においては，出力を記述する漸化式がサンプリング周波数の1/πの周波数で発散するため，この周波数でループが発振に至る可能性があることを明らかにした．本年度の研究結果を踏まえ，来年度は，負帰還制御の精度をさらに向上させる改良を行い，偏光状態の安定度の向上につながる研究を実施する．