Research on broadband optical parametric amplification adn wavelength conversion for large capacity optical communication

大容量光通信宽带光参量放大与波长转换研究

• 批准号: 21H01330
• 负责人: 遊部 雅生
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01330/
• 关键词: 光増幅器; 波長変換; パラメトリック増幅; 光通信; ガス分光; 大容量; 広帯域; 光増幅; 光パラメトリック; センサ

複数の位相整合ピークを有するマルチQPM素子において、SHG過程による励起光の発生に用いる位相整合ピークと光パラメトリック増幅(OPA)過程に用いる位相整合ピークの効率が後者の方が大きくなる非対称な位相整合曲線を得るための、周期分極反転構造の位相変調の最適化の方法を確立した。実際の素子作製においては導波路サイズの不均一性により所望の非対称性な位相整合曲線が得られたため、以降の検討ではこの素子を原理検討に用いることとした。SHG過程で発生した励起光を効率良く導波路に入射する構造として、2ピークマルチQPM素子の片端面にSH光波長のみを反射するダイクロイックミラーを設けた反射型のファイバ入出力他モジュールを作製した。同モジュールを往復で用いることにより、マルチQPM素子を用いた構成しては始めてOPA過程による信号利得を得ることに成功した。励起光の発生とOPA過程を個別のPPLN導波路を用いる構成の光パラメトリック増幅器を用いて中継伝送が可能であることを実験的に検証した。最大で長さ130kmのシングルモードファイバ(SMF)を伝送後も伝送前の信号光と同等の信号品質が得られることを確認した。OPAで得られるアイドラ光は信号光と位相共役の関係にあるため、前段のSMFの異常分散により波形歪を伴った信号光は、OPAにより波形の時間反転が行われ、同じ絶対値を持つ正常分散を受けたのと同等の波形に変換される。再び異常分散をもつ後段のSMFを伝送することにより、分散による波形歪が補償できることが明らかになった。波長変換技術を利用して炭化水素系ガスの倍音振動による光吸収が予想される1700nm帯の光を発生し、ジメチルジスルフィドの吸収スペクトルの測定を行った結果、1683nmに倍音振動によるものと見られる吸収ピークが得られることを見出した。

在具有多个相匹配峰的多QPM设备中，已经建立了一种用于优化周期性极化反向倒置结构的相位调制的方法，以获得不对称的相位匹配曲线，在该曲线中，SHG过程和相匹配的相位匹配峰使用光学参数glapifietrific gomplification（OPA）是latter inthers latter latter latter latter latter。在实际的装置制造中，波导尺寸的不均匀性允许所需的不对称相匹配曲线，在随后的研究中，该元素用于原理研究。反射纤维输入/输出模块是用二科镜制造的，该镜像仅反映两峰多QPM元件的一端表面上的SH光波长，作为在SHG过程中产生的激发光有效地入射在波导上的结构。通过使用此模块来回，它首先成功地通过使用多QPM元素通过OPA过程实现信号增益。我们通过实验证明，使用使用单独的PPLN波导构建的光学参数放大器可以进行继电器传输。可以证实，即使在最大长度为130 km的单模光纤（SMF）传输后，也可以在传输前的信号光质量相同。由于OPA中获得的惰轮与信号光具有相结合关系，因此信号灯伴随着前一个阶段的SMF异常分散引起的波形失真，将对OPA的波形时间反转，并将其转化为具有相同绝对值的正常分配的波形。据透露，通过再次以异常色散来传输随后的SMF，可以补偿由分散引起的波形失真。使用波长转换技术，产生了1700 nm频段中的光，预计将通过碳氢化合物气体的泛音振动吸收，并且由于测量了二甲基二硫化二硫化二甲基的吸收谱，因此发现吸收峰似乎是由于超透明峰，这似乎是由于在1683 nM处获得的。

项目成果

Broadband optical parametric amplification using PPLN waveguide pumped by detuned second harmonic

使用由失谐二次谐波泵浦的 PPLN 波导进行宽带光学参量放大

• DOI: 10.1364/oe.453578
• 发表时间: 2022
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: Asobe Masaki;Yagi Daiki;Kawabata Yuki;Umeki Takeshi;Enbutsu Koji;Kazama Takushi;Kasahara Ryoichi
• 通讯作者: Kasahara Ryoichi

Parametric wavelength conversion with bidirectional utilization of a multiple QPM device

利用多个 QPM 器件进行双向参数波长转换

• DOI: 10.1364/oe.428868
• 发表时间: 2021
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: Asobe Masaki;Punhavan Saroeun;Kato Masato;Umeki Takeshi;Enbutsu Koji;Kazama Takushi;Kasahara Ryoichi
• 通讯作者: Kasahara Ryoichi

反射型波長変換モジュールを用いた光パラメトリック増幅器の検討

采用反射式波长转换模块的光参量放大器研究

• 发表时间: 2023
• 作者: Kippei Shoji;Tetsuo Sasaki;工藤 勇人 川端優樹 遊部雅生 風間拓志 圓佛晃次 梅木毅伺
• 通讯作者: 工藤 勇人 川端優樹 遊部雅生 風間拓志 圓佛晃次 梅木毅伺

PPLN導波路を用いたOPAにおける利得波長域拡大の検討

利用PPLN波导扩大OPA增益波长范围的研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Teruyoshi Sasayama;Naoki Okamura;Kohta Higashino;Takashi Yoshida;八木 大希 川端 優樹 遊部雅生 風間拓志 圓佛晃次 梅木毅伺 笠原亮一
• 通讯作者: 八木 大希 川端 優樹 遊部雅生 風間拓志 圓佛晃次 梅木毅伺 笠原亮一

反射型マルチ QPM モジュールを用いた光パラメトリック増幅の検討

反射式多QPM模块光参量放大研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuki Kunieda;Kazuyuki Makihara;Shigehito Yamada;Yasuhiko Terada;川端優樹 遊部雅生 風間拓志 圓佛晃次 梅木毅伺 渡邉 啓
• 通讯作者: 川端優樹 遊部雅生 風間拓志 圓佛晃次 梅木毅伺 渡邉 啓