多チャンネルFBGによる全光学信号処理への応用
著者 李 洪譜
雑誌名 財団ニュース
巻 12
ページ 29‑31
発行年 2011‑01‑10
出版者 浜松科学技術研究振興会
URL http://hdl.handle.net/10297/6155
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1．はじめに
超高速光通信及び超高速光信号処理を実現するた めに、高繰り返し超短光パルス列の発生と制御技術 が不可欠である。今まで、高繰り返しパルス列を発 生するための主な技術ではパルスは回折格子を用い てスペクトル分解し、又はスペクトルフィルタを用 いることにより、パルス列を生成する。このアプロ ーチでは、光パルス処理は一般的にバルク・グレー ティングとレンズシステム、又はAWGと呼ばれる アレイ導波路グレーティングの時間・スペクトル−
時間領域変換を用いて行われてきた。この方法の欠 点は質の高いバルク素子を必要とすることと、それ
ら自身を光ファイバシステムの導波装置と結合させることが困難なことであり、さらにバルク光部品を 用いて構成しているため、小型化・装置化が困難である。本研究では、高繰り返し超短光パルスを発生 させる為の新しい方式を提案した。ここでは、特別に設計された多チャンネルファイバグレーティング
（FBG）が入力パルスの多重再生スペクトルフィルタとして用いられ、発生するパルスの波形を制御す ることができる。他の技術と比較して、提案した方法の長所は全てファイバで構成されること、小さな 体積、低い挿入損失、そして実装が容易なことである。
2．研究概要
我々の提案では、多チャンネルのFBGは、入力パ ルスの多重再生スペクトルフィルタとして用いら れ、それは10cmの長さに設計・製作される。発生 するパルスの波形（例えば、方形パルス等）は、グ レーティングに適切なアポダイゼーションを施すこ とにより、調整できる。また、中心波長は単にFBG の中心波長を調整することで、ある程度の範囲で調 整可能である。図1に我々が提案した実験配置を示 す。図中、FBGは本研究で重要な役割を果すファイ バ･グレーティングである。ここで、チャンネル数 51、チャンネル間隔100GHzである。図2に多チャン
多チャンネルFBGによる全光学信号処理への応用
静岡大学工学部電気電子工学科 李 洪譜 [email protected]
FBGによる高繰り返し超短光（ピ コ秒またフェムト秒）パルス列の 発生と波形制御の実現
次世代フォトニックネットワーク システム、大容量・超高速光通信、
超広帯域光無線通信システム。
応 用 課 題
図1 高繰り返し超短光パルス列の発生系
図2 位相フィルターによるパルス列の多重再生
〔村田基金研究助成〕
30 ネルのFBGによるパルス列の多重再生原理を示す。
本研究では、図1に配置中に用いられる全ての素子 の最適化、即ち、Erドープ・ファイバ増幅器のポン プ ・ パ ワ ー レ ベ ル 、 L N 光 変 調 器 の 変 調 周 波 数 、 FBGの波長特性などの最適なパラメータを決定する ために、様々なシミュレーションを行う。図3は所 望のFBGの波長特性を示す。ここで最大反射率は 90％であり、かなり低い損失を得られたことが分か った。また、所望のFBG各チャンネルの振幅反射係 数の波長依存性を与え、その反射特性を呈すような グレーティングの屈折率変調の分布を決定する。一 般に、チャンネル数が増えるに従って、要求される グレーティングの屈折率変化量が大きくなり、グレ ーティングを実現するのが困難になる。本研究では、
各チャネル間の相対的な位相差は、チャネル自身の 反射特性に影響を及ぼさないので、これらを新しい 設計パラメータを導入し、焼きなまし方法により、
屈折率変調の最大値を最小にするように各チャンネ ルの最適位相数値を求めた。設計したFBGの屈折率 の分布は図4に示す。ここで、得られたグレーティ ングは短く、必要な最大屈折率変調は約3.8×10-3で あり、それは高圧水素処理された普通感光性ファイ バを利用することにより実現できることを明かにし た。
3．おわりに
図5は実験配置（図1）より全光学パルス列多重再 生のシミュレーション結果である。ここで、我々の 提案した方式を数値的確認された。
今後の課題として、試作した51FBGと他の実験素 子を用いて、図1による超短光パルス列の発生の動 作確認と特性評価を行う。又、実験結果と理論の比 較により、提案した方式の妥当性と有用性を実証す る。
本研究一部は、平成20年度財団法人浜松科学技術 研究振興会研究助成（村田基金）の支援を頂きまし た。ここに謝意を表します。
4．発表論文（*corresponding author）
1) Phase shifts induced by the piezoelectric transducers attached to a linearly chirped fiber Bragg grating, X. Chen, Y. Painchaud, K.
Ogusu, and H. Li＊, IEEE/OSA J. Lightwave
Technol
., Vol. 28, No. 14, pp. 2017-2022 (2010).図3 FBGのスペクトル特性
図4 設計したFBGの屈折率変調の空間分布
図5 設計したFBGによる光パルス列の多重再生
（a）入力パルス列（ｂ）出力パルス列
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2) Simultaneous optical pulse multiplication and shaping based on an amplitude-assisted phase-only filter utilizing a fiber Bragg grating, X. Chen and H. Li＊, IEEE/OSA J. Lightwave Technol. Vol. 27, No. 23, pp. 5246-5252 (2009).
3) Multiplication of a multi-channel notch filter based on a phase shifted phase-only sampled fiber Bragg grating, M. Li, T. Fujii, and H. Li＊,
IEEE Photon. Technol
. Lett. Vol. 21, No. 13, pp. 926-928 (2009).4) Multiwavelength fiber laser based on the utilization of a phase-shifted phase-only sampled fiber Bragg grating, M. Li, X. Chen, T. Fujii, Y. Kudo, H. Li＊, and Y. Painchaud, Opt. Lett. Vol. 34, No. 11, pp. 1717- 1719 (2009).
5) Multi-channel notch filter based on a phase-shifted phase-only-sampled fiber Bragg grating, M. Li, H.
Li＊, and Y. Painchaud, Optics ExpressVol. 16, No. 23, pp. 19388-19394 (2008).
6) Multiwavelength fiber ring laser utilizing a multiple phase-shifts phase-only sampled fiber Bragg grating, Ming Li, H. Li＊, and Y. Painchaud, ECOC2009,
Vienna(Austria), Paper. 7.1.4.
7) Tunable high channel-count notch filter based on a phase-shift phase-only sampled FBG and its application to multi-wavelength fiber laser, Ming Li, H. Li＊, and Y. Painchaud, OFC/NFOEC 2009,
