多機能なコヒーレントナイキストパルスの提案とそれを用いた超高速・高効率光伝送技術

多功能相干奈奎斯特脉冲及其超高速高效光传输技术的提出

• 批准号: 26000009
• 负责人: 中沢 正隆
• 金额: $ 363.25万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014 至 2018
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-26000009/
• 关键词: 高速光伝送; ナイキストパルス; デジタルコヒーレント; 周波数利用効率; 光時分割多重; パルス整形; 超短光パルス; QAM; ディジタルコヒーレント

本年度はナイキストパルス伝送の高速・大容量化ならびに周波数利用効率(SE : Spectral Efficiency)向上への最終的な取り組みとして、(a)ノンコヒーレントナイキストパルスを用いた単一チャネル10Tbit/s伝送の実現、(b)波長多重ナイキストパルス伝送、ならびに(c)コヒーレントナイキストパルス伝送の単一チャネル15Tbit/sへの高速化・高SE化、の3つに取り組んだ。(a)に関しては、2.56Tsymbol/sのシンボルレートで単一チャネル10.2Tbit/sの超高速伝送を2.5～3.7bit/s/HzのSEで実現した。10Tbit/sへの高速化にあたり、ノンコヒーレントナイキストパルスの340fsへの超短パルス化、4次分散まで考慮した高次分散補償、ならびに非線形ファイバループミラー(NOLM : Nonlinear Optical Loop Mirror)を用いたゲート幅230fsの超高速光多重分離を実現した。これらの技術を結集し、単一チャネル10.2Tbit/s信号の225km伝送(SE : 3.7bit/s/Hz)および300km伝送(SE : 2.5bit/s/Hz)を達成した。次に(b)に関しては、ナイキストパルスの波長分割多重(WDM : Wavelength Division Multiplexing)への応用を目指して、1チャネルあたり1.28Tbit/sの超高速WDM伝送システムを構築した。この際、光通信用波長帯(Cバンド)で18Tbit/sのWDM信号を僅か14チャネルで生成することにより、1.28Tbits×14波WDM伝送を3.7bit/s/HzのSEで実現した。(c)に関しては、最終目標であるコヒーレントナイキストパルスを用いた単一チャネル15.4Tbit/s、SE=8.3bit/s/Hzの超高速・高効率伝送に世界で初めて成功した。具体的には、コヒーレントパルスのシンボルレートを1.28Tsymbol/sまで高速化し、64QAM(Quadrature Amplitude Modulation)方式により単一チャネルで10Tbit/sを凌駕する究極的なコヒーレント超高速伝送を実現している。その際、ホモダイン検波回路における自己ビート成分の低減、および多重分離に関与しないトリビュータリを抑制するための光ゲート回路の導入により、ナイキストパルスの高OSNR化を図っている。これらの要素技術により、単一チャンネル15.4Tbit/s-150km超高速コヒーレントナイキストパルス伝送を8.3bit/s/Hzという極めて高いSEで達成した。以上により、ナイキストパルスが高速性と高SE化の両面で極めて優れた伝送性能を有する究極的な光パルスであることを実証することに成功した。

This year's high-speed, large-capacity transmission and cycle utilization rate (SE : Spectral Efficiency) Upward and final selection group,(a) Implementation of 10Tbit/s transmission,(b) Wavelength multiplexing,(c) High speed, high SE transmission, 3 (a)In this regard, 2.56 Tsymbol/s transmission speed is only 10.2 Tbit/s and ultra-high speed transmission speed is 2.5~ 3.7 bit/Hz. 10Tbit/s high speed optical loop (NOLM : Nonlinear Optical Loop) is used to realize ultra-high speed optical multiple separation with amplitude of 230fs. This technology is integrated into a single 10.2Tbit/s signal with a 225km transmission (SE : 3.7bit/s/Hz) and a 300km transmission (SE : 2.5bit/s/Hz). Second,(b) related to the construction of ultra-high speed WDM transmission systems with wavelength division multiplexing (WDM) at 1.28 Tbit/s. At this time, 18Tbit/s WDM signals in the wavelength band (C band) for optical communications are only generated by 14 channels, and 1.28 Tbits ×14 wavelength WDM signals are transmitted by 3.7 bit/s/Hz. (c)The ultimate goal is to achieve a high speed and high efficiency transmission of 15.4 Tbit/s, SE= 8.3 bit/s/Hz. Specifically, 1.28 Tsymbol/s is the highest speed transmission rate, and 64QAM(Quadrature Amplitude Modulation) is the highest speed transmission rate. In addition, in order to reduce the OSNR of individual components, multiple separation and suppression of individual components, the introduction of individual components into the optical circuit is required. The technology of this kind is very simple. It can produce 15.4Tbit/s-150km ultra-high speed transmission at 8.3bit/s/Hz The above is a good example of high speed, high efficiency and excellent transmission performance.

项目成果

The Nyquist laser

• DOI: 10.1364/optica.1.000015
• 发表时间: 2014-07-22
• 期刊: OPTICA
• 影响因子: 10.4
• 作者: Nakazawa, Masataka;Yoshida, Masato;Hirooka, Toshihiko
• 通讯作者: Hirooka, Toshihiko

40 GHz, 770 fs Harmonically and Regeneratively FM Mode-Locked Erbium Fiber Laser in L-Band

L 波段 40 GHz、770 fs 谐波和再生 FM 锁模铒光纤激光器

• 发表时间: 2017
• 作者: K. Harako;M. Yoshida;T. Hirooka;and M. Nakazawa
• 通讯作者: and M. Nakazawa

Single-channel 5.12 Tbit/s (1.28 Tbaud) DQPSK transmission over 300 km using non-coherent Nyquist pulses

使用非相干奈奎斯特脉冲进行超过 300 公里的单通道 5.12 Tbit/s (1.28 Tbaud) DQPSK 传输

• DOI: 10.1364/oe.24.029682
• 发表时间: 2016
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: D. Suzuki;K. Harako;T. Hirooka;and M. Nakazawa
• 通讯作者: and M. Nakazawa

Discrete solitons in optical fiber systems with large pre-dispersion

大预色散光纤系统中的离散孤子

• DOI: 10.1364/oe.25.019923
• 发表时间: 2017
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: Davis;S. M.;K. H. Rosenlof;B. Hassler;D. F. Hurst;W. G. Read;H. Voemel;H. Selkirk;M. Fujiwara;and R. Damadeo;S. Kumar and M. Nakazawa
• 通讯作者: S. Kumar and M. Nakazawa

Recent progress in multi-level modulation

多级调制的最新进展

• 发表时间: 2017
• 作者: Mochizuki;K.;K. Ishihara;T. Yamada;M. Shinohara;R. Azuma;R. Hino;T. Sato;T. Murai;H. Yakiwara;Yi Xiao;M. Yoshida
• 通讯作者: M. Yoshida