光増幅器の高機能化に関する研究

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光増幅中継器を用いた超長距離光通信システムでは、光ファイバの群速度分散とカー効果に起因する光パラメトリック効果によって、過剰な増幅器雑音の発生や大きな伝送波形歪が生じる。本研究では、このような光パラメトリック効果に関する理論を展開し、その機構を解明した。その結果、過剰な増幅器雑音の発生や伝送波形歪を抑制するには、光ファイバの正分散領域を用いて信号の伝送を行うべきことが示された。しかし、超長距離光通信システムでは、光パラメトリック効果による波形歪は完全には除去しきれない。このような伝送波形歪を補償する方法として、伝送路の中点に位相共役デバイスを挿入しスペクトルを反転する方法を提案し、計算機シミュレーションによりその有効性を検証した。一例として、中継器間隔を40km程度にとれば、入力パワー10dBmの信号を6,000kmにわたって伝送可能となることが示された。また、分散シフトファイバを用いた位相共役デバイスの設計・試作を行った。ポンプ光を零分散波長に同調し、光ファイバ長を20km、ポンプ光強度を50mWとすれば、変換効率100%を達成できるとの理論的予測を得た。実験では、ブリルアン散乱によりポンプ光が反射され、変換効率が低下する現象が観測された。しかし、ブリルアン散乱を抑圧することにより、ほぼ理論解析結果と一致する変換効率が得られた。