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高非線形光ファイバを用いた光パラメトリック増幅器とその応用

高非线性光纤光参量放大器及其应用

基本信息

批准号：
07F07110
负责人：
菊池和朗
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07110/
关键词：
光信号処理光増幅器非線形光学光ファイバ

项目摘要

現在実用化されている光ファイバ通信システムでは,エルビウム添加光ファイバ増幅器(EDFA)が実用化されている。EDFAは所謂レーザ増幅器であり,光複素振幅の実部と虚部に対して等しい利得を有する。しかし,これらに対応する量子力学的演算子は非可換であるため,不確定性原理による制約から3dBの雑音指数が不可避となる。これに対して,複素振幅の実部に利得を有し,他方,虚部を減衰させる増幅器では,無雑音(雑音指数0dB)の増幅が可能となる。このような光増幅器は,位相感応光増幅器としてその存在が知られている。本研究は,光ファイバ型2ポンプ縮退パラメトリック光増幅を用いた位相感応光増幅器の原理検証を行うことを目的とする。まず,提案する光ファイバ型2ポンプ縮退パラメトリック光増幅器の動作解析を行った。光ファイバには,石英ガラス分散シフト高非線形ファイバ(HNL-DSF)を仮定している。設計パラメータは,ファイバ長,信号周波数での分散値D,分散スロープ,ポンプ光1,2の間の周波数間隔,ポンプ光パワーである。数値解析により,パラメトリック利得を最大化する条件を探索した。この結果,信号光周波数での分散を抑え,逆に分散スロープ値を大きくし,さらにポンプ光周波数間隔を広げることにより,パラメトリック利得を増大させることが可能との知見を得た。この設計に基づき,パラメトリック増幅用光回路を試作した。信号光の一部を抜き出し,狭帯域光バンドパスフィルタ(OBPF)で搬送波成分のみを切り出す。搬送波に位相変調(PM)を加え,変調サイドバンドを発生させる。EDFAで十分増幅した後,ファブリ・ペロー干渉計で2モードを切り出し,ポンプ光1,ポンプ光2とする。ポンプ光1とポンプ光2は位相変調サイドバンドであるので,位相同期が保たれる。信号光の遅延を可変にすることにより,ポンプ光と信号光の間の位相調整を行う。信号光とポンプ光は合波された後,縮退パラメトリック増幅器に導かれる。変調周波数の制限により,十分なパラメトリック利得を得ることには成功していないが,今後光コム発生器を用いてポンプ光周波数間隔を拡大することにより,パラメトリック利得特性の改善を試みる。

Now, the optical fiber communication system has been implemented, and the optical fiber amplifier (EDFA) has been added to the system. EDFA is a so-called amplifier, and the amplitude of the photon is equal to the imaginary part. The quantum mechanics operators are not commutable, and the uncertainty principle restricts the 3 dB noise exponent. For this reason, the amplitude of the complex element has a gain in the real part, and the amplitude of the imaginary part has a gain in the other part. There is no noise (noise index 0dB) and the amplitude has a gain. The existence of phase sensitive optical amplifier is known. This study aims to demonstrate the principle of phase sensitive optical amplifier in optical fiber type 2 optical fiber amplifier The motion analysis of optical amplifier is carried out according to the proposed optical amplifier type 2. Light, quartz, dispersion, high non-linear (HNL-DSF) The design parameters are: length, dispersion value D, dispersion value D. Number of analysis, the maximum profit conditions to explore As a result, the dispersion of the signal frequency is suppressed, and the inverse dispersion is increased. This design is based on the design of optical circuits for amplitude enhancement. A part of the signal light is emitted, and the narrow-band light is emitted from the transmission wave component. Transfer wave phase modulation (PM) is added, and the modulation phase is generated. After EDFA is fully amplified, it will be switched on and off, and will be switched on and off again. The phase of light 1 and light 2 is changed from phase to phase. The delay of signal light can be adjusted. After the signal light is combined, the amplitude of the amplifier is reduced. In order to improve the gain characteristics of the optical transmitter in the future, the optical frequency interval should be increased.