フェムト秒光ソリトンパルスを用いた情報通信システムに関する基礎的研究

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本研究では,フェムト秒光ソリトンパルスを用いた情報信号システム構築に関わる基礎的諸問題について種々検討し,以下の成果を得た.まず,フェムト秒光ソリトンパルス伝送で問題となる3次分散効果,ショック効果,自己周波数シフト効果など,各種の摂動効果をすべて同時に考慮するとともに,偏波分散の影響を調べるための複屈折光ファイバ中のソリトンパルスの伝搬問題,超高速大容量伝送に不可欠な波長・偏波多重化問題,全光学信号処理のための光ソリトンパルスのスイッチング問題など,様々な光ソリトンパルス間の結合問題を取り扱うことが可能な,より一般化された非線形シュレディンガー方程式を導出した.次に,この一般化された非線形シュレディンガー方程式を解くための高精度数値計算アルゴリズムを考案するとともに,これを中核として,フェムト秒光ソリトンパルスを用いた次世代光通信システムの極限性能を追求するための光ソリトンパルス伝搬シミュレータを開発した.さらに,このシュミレータを駆使して,パルス幅やパルス間隔,あるいはパルス間の位相差などがフェムト秒光ソリトンパルス伝搬に与える影響を詳細に調査した.また,光ソリトンを用いた光論理回路デバイス実現の可能性についても種々検討を加え,各種の摂動効果の存在によってその論理演算動作特性が著しく劣化すること,こうした特性劣化を防ぐために分布定数形利得帯域制限増幅器を用いることを提案し,増幅器の利得や利得帯域幅を適当に調整することによって,光論理回路デバイスとしての動作の安定化を図ることが可能であることを見いだした.