擬似位相整合ニオブ酸リチウムの縦続二次非線形効果を用いた全光学的超高速信号処理

利用准相位匹配铌酸锂中级联二阶非线性效应的全光超高速信号处理

• 批准号: 16760311
• 负责人: 福地 裕
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760311/
• 关键词: 非線形光学; 光信号処理; 光スイッチ; 再生中継器; リミッタ回路; 光波長変換; 擬似位相整合; ニオブ酸リチウム

次世代の真に高速大容量かつ柔軟なフォトニックネットワークのノードに必要となる、全光超高速・超広帯域信号処理デバイスに関する理論的・実験的研究を行った。この結果、擬似位相整合ニオブ酸リチウム光導波路デバイスの縦続二次非線形光学効果を用いた全光信号処理デバイスに関して、以下の先駆的研究成果が得られた。将来のフォトニックネットワークノードに必須となる全ての全光信号処理デバイスを、同種の非線形光学素子を用いて実現することにより、低コスト化と同時に高性能化を図る試みは、国内外における他の研究開発機関ではなされておらず、極めて独創的である。1.全光超高速再生中継器数値解析により、擬似位相整合縦続二次非線形ニオブ酸リチウム光導波路デバイスには、高変換効率時において、基本波と第二高調波間の群速度不整合に起因する固有のリミッタ特性が生じることを解明した。また本リミッタ特性を用いた全光超高速再生中継器に関する設計理論を展開し、動作速度200ギガビット毎秒以上の全光再生中継が可能であることを示した。さらに実験では、理論的に予見されたリミッタ特性の存在を実証し、これを用いた全光超高速再生中継器の実現可能性を示した。2.全光超広帯域波長変換器擬似位相整合縦続二次非線形ニオブ酸リチウム光導波路デバイスを用いることにより、変調フォーマットフリーかつ波長帯域20ナノメートル以上の全光超広帯域波長変換器を実現した。さらに、2ポンプ光構成で同デバイスを駆動することにより、動作速度40ギガビット毎秒の任意波長変換器を実現するとともに、その帯域限界を明らかにした。

Research on the theory and practice of high-speed, high-capacity, flexible and all-optical ultra-high-speed and ultra-wide signal processing for the next generation The results of this study are summarized as follows: quasi-phase integration, optical waveguide, quadratic nonlinear optical effect, and application of all-optical signal processing. In the future, the all-optical signal processing technology and the application of the same kind of nonlinear optical elements must be fully developed, and the research and development institutions at home and abroad must be highly innovative. 1. The analysis of the numerical value of the optical waveguide in all-optical ultra-high speed regeneration shows that the inherent characteristics of the optical waveguide are caused by the quasi-phase integration, the quadratic nonlinear optical waveguide, and the group velocity unconformity between the fundamental wave and the second high-frequency optical waveguide. The design theory of the all-optical ultra-high speed regeneration device is developed, and the operation speed of the all-optical regeneration device is more than 200 seconds. This paper presents a theoretical demonstration of the existence of an all-optical ultra-high speed regenerative laser. 2. All-optical ultra-band wavelength converter quasi-phase integration quadratic nonlinear optical waveguide wavelength converter is realized in wavelength band 20 and above. 2. The optical composition is the same as that of the wavelength converter. The operating speed is 40 ° C. The wavelength converter can be used to realize the wavelength conversion.

项目成果

擬似位相整合ニオブ酸リチウム光導波路の継続二次非線形光学効果による全光パルス再生特性の数値解析

准相位匹配铌酸锂光波导连续二阶非线性光学效应总光脉冲再生特性的数值分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: 電子情報通信学会和文論文誌C J88-C・6
• 作者: 田口 泰透;西川 清史;藤本孝文;Yutaka Fukuchi;福地 裕
• 通讯作者: 福地 裕

Characteristics of all-optical ultrafast gate switches using cascade of second-harmonic generation and difference frequency mixing in quasi-phase-matched lithium niobate waveguides

• DOI: 10.1109/jqe.2005.845357
• 发表时间: 2005-05-01
• 期刊: IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS
• 影响因子: 2.5
• 作者: Fukuchi, Y;Akaike, M;Maeda, J
• 通讯作者: Maeda, J