研究課題名：光フーリエ変換を用いた新しい超高速無歪み光伝送技術の確立

1．研究課題名：

光フーリエ変換を用いた新しい超高速無歪み光伝送技術の確立

2．研究期間：

平成16年度～平成20年度

3．研究代表者：

中沢　正隆（東北大学電気通信研究所・教授）

4．研究代表者からの報告

（1）研究課題の目的及び意義

　本研究の目的は、超高速光伝送におけるパルスの波形歪みを一括して除去する新たな光伝送技術を構築することにある。まず無歪み伝送の原理およびその基本性能を実証するために、本技術に関する伝送実験システムを立ち上げ、伝送方式全体の基本検討を行なう。次に主要技術としてフーリエ変換限界パルス光源技術ならびに光フーリエ変換回路技術を確立し、伝送実験を通じて超高速伝送への有用性を実証する。さらに、160ギガビット毎秒以上の超高速化を実現するために光フーリエ変換を全光学的に実現する方法を確立し、波長多重（WDM）と組み合わせた160ギガビット毎秒ベースの大容量無歪み伝送技術の実現を目指す。
　本研究の特色は、伝送パルスの時間波形よりむしろその周波数スペクトル形状に着目して超高速無歪み伝送を実現することである。すなわち光の超短パルス性（時間）とスペクトルの高純度性（周波数）という、フーリエ変換の関係で結ばれる二つの領域を入れ換えることにより、新たな光技術を開拓しようとしている。本伝送方式は従来大きな問題となっていた各種分散、ジッタ、波形歪みなどを1つの装置で一挙に解決できる手法であり、次世代の光通信網の高性能化に大きく貢献できる。

（2）研究の進展状況及び成果の概要

　本研究では、これまでに光フーリエ変換を用いた無歪み光伝送技術の優れた特徴を実験および解析により明らかにし、その有用性を実証してきた。また、並行して超高速パルス光源として40GHz（ギガヘルツ）モード同期ファイバレーザの作製、ならびに40ギガビット毎秒用光フーリエ変換装置の試作を進めてきた。現在これらの装置を組み合わせて本伝送技術の詳細な性能評価を行なっている。これまでに得られた主な成果と現在の研究状況は以下の通りである。

（1）試作した光フーリエ変換装置とピコ秒パルス光源を実際に160ギガビット毎秒（40ギガビット毎秒×4）OTDM（光時分割多重）伝送に適用した結果、通常の強度変調（OOK：On-Off Keying）方式において従来は約400キロメートルであった伝送距離を、本方式により600キロメートルまで大幅に延長することに初めて成功した。

（2）伝送後の波形歪みの除去効果をさらに向上させるために、完全なパラボラの形状を有する光パルスと信号光との相互位相変調による理想的な光フーリエ変換法を提案した。そして、実際にアレイ導波路回折格子を用いた波形整形回路によりピコ秒パルス光源からパラボラ光パルスを発生させることに初めて成功している。現在、このパラボラ光パルスを用いた理想的な光フーリエ変換の実現に向けて実験を進めている。

（3）光位相を利用したDPSK （Differential Phase Shift Keying）方式に本伝送技術を適用することにより、大幅な伝送性能の改善が可能であることを計算機解析により明らかにした。現在DPSK光伝送実験系を構築中であり、DPSKと光フーリエ変換を組み合わせることにより160ギガビット毎秒OTDM伝送の伝送距離の拡大・高いシステムマージン化を目指している。

5．審査部会における所見

A（現行のまま推進すればよい）
　当初目的である光フーリエ変換の要素技術・機器の開発およびOOK伝送における有効性実証など、実験面で着実に研究が進展し、さらなる有効性拡大と技術確立を目指してパラボラ光パルス発生実験を行うなど、多くの成果を挙げている。また、当初計画を越える発展を目指したDPSK方式への本技術適用についても精力的な取組がなされている。成果公表も積極的になされており、毎年受賞があるなど高く評価されている。今後の研究の展開が期待できる。