光励起面発光レーザを用いた超高速光信号処理デバイスの研究

光泵浦面发射激光器超高速光信号处理器件研究

• 批准号: 03J03314
• 负责人: 大西 裕
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J03314/
• 关键词: 面発光レーザ; 全光信号再生; 注入同期; 全光信号処理; モードスイッチング

本研究では,外部光注入による面発光レーザの横モードスイッチング特性の解明とその全光信号処理技術について研究を進め,面発光レーザに対する注入同期特性についての知見を得るとともに,面発光レーザを用いた光2R動作を初めて実証した.具体的にはまず,1.5μm面発光レーザを用いた光インバータの動作実証実験を行った.LP02モードに対して外部光を注入したときLP01モード出力のOn-Off比は20dB以上となり,1GbpsのNRZ信号光の偏光を時間的にランダムに変化させて入力させた場合でも,インバータ動作することを確認した.つづいて光インバータによる全光信号再生実験を行った.1Gbps NRZの劣化信号を光インバータに入力しビットエラーレート測定を行ったところ,出力信号の最低受信感度が1.2dB改善し,面発光レーザの横モードスイッチングを用いた光信号再生を初めて実証した.さらに光インバータの高速動作限界について検証し,緩和振動周波数程度になることを理論的に明らかにした.面発光レーザの横モードスイッチングを用いた光信号処理のさらなる高速化のためには,面発光レーザ自身の高性能化が必要となる.半導体レーザの性能を向上させる手法として,外部光注入による緩和振動の抑圧,緩和振動周波数の増大およびチャープの低減が報告されている.この手法を面発光レーザによる全光信号処理に応用した2モード注入同期法を提案し,NRZ to RZフォーマット変換および3R信号再生,さらに偏光制御機能を有する新しい"4R"(3R+Re-polarization)の実現可能性を数値解析により示した.これらの研究成果は将来のフォトニックネットワーク構築に不可欠な高性能なノードおよび光中継器の実現に貢献すると考えられる.

In this paper, the study of all-optical signal processing technology for external light injection is carried out, and the simultaneous characteristics of surface emission are obtained. Specifically, the operation of the 1.5 μm surface emission light source is verified. LP02 is used to inject external light. LP01 is used to determine the On-Off ratio of the output power of more than 20dB. The polarization time of the NRZ signal light of 1 Gbps is changed. All optical signal regeneration is performed. 1Gbps NRZ degraded signal optical input force measurement is performed. The minimum reliability of output signal is improved by 1.2dB. In addition, the high-speed motion limit of the light source is detected, and the frequency of the vibration is reduced. It is necessary to increase the speed of optical signal processing and improve the performance of surface light emitting device itself. The semiconductor performance is improved by means of external light injection, vibration suppression, vibration cycle number increase and vibration reduction. This method is used for all optical signal processing in the field of optical transmission. The proposed NRZ to RZ conversion and 3R signal regeneration are shown in the numerical analysis of the realization possibility of the new "4R"(3R+Re-polarization) polarization control function. The results of this research will contribute to the future development of high performance optical devices.

项目成果

Yutaka Onishi, Nobuhiko Nishiyama, Catherine Caneau, Fumio Koyama, Chung-en Zah: "Light-induced transverse -mode switching of a vertical-cavity surface-emitting laser for optical signal processing"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.43No.2A. L178-L18

Yutaka Onishi、Nobuhiko Nishiyama、Catherine Caneau、Fumio Koyama、Chung-en Zah：“用于光信号处理的垂直腔表面发射激光器的光诱导横模切换”《日本应用物理学杂志》。

Yutaka Onishi, Nobuhiko Nishiyama, Catherine Caneau, Fumio Koyama, Chung-en Zah: "Dynamic behavior of an all-optical inverter using transverse mode switching in 1.55 μm vertical-cavity surface-emitting lasers"IEEE Photonics Technology Letters. (掲載決定). (20

Yutaka Onishi、Nobuhiko Nishiyama、Catherine Caneau、Fumio Koyama、Chung-en Zah：“在 1.55 μm 垂直腔表面发射激光器中使用横向模式切换的全光逆变器的动态行为”IEEE 光子技术快报（已出版）（ 20

Y.Onishi, N.Nishiyama, C.Caneau, F.Koyama, C.-E.Zah: "Nonlinear optical input-output characteristics of 1.55 μm injection-locked vertical-cavity surface-emitting lasers"Applied Physics Letters. (掲載決定). (2004)

Y. Onishi、N. Nishiyama、C. Caneau、F. Koyama、C.-E. Zah：“1.55 μm 注入锁定垂直腔表面发射激光器的非线性光学输入输出特性”（2004 年） ）

Nonlinear optical input-output characteristics of 1.55μm injection-locked vertical-cavity surface-emitting lasers

1.55μm注入锁定垂直腔面发射激光器的非线性光学输入输出特性

• 发表时间: 2004
• 期刊: Appl.Phys.Lett. vol.84, no.17
• 作者: Y.Morikawa;Yutaka Onishi
• 通讯作者: Yutaka Onishi

Yutaka Onishi, Fumio Koyama: "All-optical regeneration using a vertical-cavity surface-emitting laser with external light injection"IEICE Transactions. (掲載決定). (2004)

Yutaka Onishi、Fumio Koyama：“使用具有外部光注入的垂直腔表面发射激光器的全光学再生”IEICE Transactions（2004 年出版）。