高橋 浩

我々は石英光回路を用いた集積型1×4 wavelength selective switchを設計、試作した。チャネル間隔は100 GHz、チャネル数は40である。信号スイッチング実験により、エラーフリー動作と低パワーペナルティbit-error rate動作を確認した。

我々は石英光回路を用いた集積型1×4 wavelength selective switchを設計、試作した。チャネル間隔は100 GHz、チャネル数は40である。信号スイッチング実験により、エラーフリー動作と低パワーペナルティbit-error rate動作を確認した。

時空間変換光信号処理技術は,光通信や光計測など様々な分野で利用できる技術である.本稿では,石英平面光波回路を用いたアレイ導波路回折格子型の光スペクトル制御回路の設計および作製を行った.光スペクトル制御回路は信号光の位相および振幅スペクトルを制御することで,帯域可変光フィルタや分散補償器としての動作が可能である.本回路では光信号処理に適した平坦な波長特性を得るため,分光出力導波路本数をアレイ導波路本数の2倍とする設計条件を用いた.可変位相シフタの動作により,リップルが0.9dB以下の平坦な透過スペクトル波形を得た.

時空間変換光信号処理技術は,光通信や光計測など様々な分野で利用できる技術である.本稿では,石英平面光波回路を用いたアレイ導波路回折格子型の光スペクトル制御回路の設計および作製を行った.光スペクトル制御回路は信号光の位相および振幅スペクトルを制御することで,帯域可変光フィルタや分散補償器としての動作が可能である.本回路では光信号処理に適した平坦な波長特性を得るため,分光出力導波路本数をアレイ導波路本数の2倍とする設計条件を用いた.可変位相シフタの動作により,リップルが0.9dB以下の平坦な透過スペクトル波形を得た.

1波長当り100Gbit/s以上の大容量伝送を可能とするディジタルコヒーレント伝送の研究開発が方式,部品双方から盛んに行われている.石英系プレーナ光波回路(PLC)を用いた光電子集積技術は,そのような高機能な光モジュールを高性能に実現可能な手段として優れた特徴があり,100Gbit/s,及び将来的なポスト100Gbit/s伝送用モジュールに実際に応用されている.本稿では,石英系PLCとLiNbO_3変調器とを集積した,石英-LiNbO_3集積型変調器,及びPLC集積型受信フロントエンドの最新動向について述べる.

石英導波路を用いて、固定グリッド用及びフレキシブルグリッド用1×2波長選択光スイッチを設計、試作した。固定グリッド用は、40ch、100GHZ間隔の波長分割多重信号に対して動作し、最大損失は8.1dB、クロストークは-23.0dB〜-40.7dBであった。フレキシブルグリッド用は、帯域幅を200GHZ〜4000GHZまで可変可能であり、最大損失は5.9dB、クロストークは-25.1dBであった。

石英導波路を用いて、固定グリッド用及びフレキシブルグリッド用1×2波長選択光スイッチを設計、試作した。固定グリッド用は、40ch、100GHZ間隔の波長分割多重信号に対して動作し、最大損失は8.1dB、クロストークは-23.0dB〜-40.7dBであった。フレキシブルグリッド用は、帯域幅を200GHZ〜4000GHZまで可変可能であり、最大損失は5.9dB、クロストークは-25.1dBであった。

将来の爆発的なトラフイックの増加に備え,波長パスを論理的に東ねて波長群パスとし,一括中継処理を行う階層化光パスネットワークの研究が進められている.階層化光パスネットワークを構成するノード(階層型光クロスコネクトノード)のスイッチ規模を抑制するには,内包する波長パスの入れ換え(グルーミング)を行う波長群パスの割合(グルーミング率)に上限を設けることが本質的であることが知られている[梯他'08].グルーミング率の制約は優れた波長群パス・波長パスの配置アルゴリズムを要求するが,最近の検討[L. H. Chan 他'08]により,波長群番号に依らず定義されるグルーミング率の制約を想定する時,小さなグルーミング率であっても効率の良い波長群パス収容が実現できることが示されている.そこで本稿では,波長群番号に依らず定義されるグルーミング率の制約を実現するコンパクトな階層型光クロスコネクトノード構成と,波長群番号への依存性を解決する新たな波長合分波器デバイスを提案する.従来型1階層光クロスコネクトノード構成及び階層型光クロスコネクトノード構成と,提案ノード構成のスイッチ規模比較により,その優位性を示す.本稿では同時に,提案ノード構成のプロトタイプシステムを構築し,伝送実験を行い,良好な伝送特性を確認する. In order to cope with the further traffic expansion due to the introduction of future broadband services such as IP-TV/VoD, hierarchical optical path networks that utilize waveband paths, groups of multiple wavelength paths, have been investigated. It was shown that node switch scale of the hierarchical optical path network node (Hierarchical Optical Cross-Connect: HOXC) can significantly be reduced when the grooming ratio, the ratio of number of groomed waveband paths to that of all incoming/outgoing waveband paths, is restricted [S. Kakehashi et al., 2008]. A recent work [L. H. Chau et al., 2008] elucidates that network with colorless grooming ratio restriction, which defmes grooming ratio regardless of the waveband index, can offer high efficiency of path utilization by utilizing a new effective design algorithm. In this paper, we develop a novel matrix-switch-based HOXC architecture and wavelength MTJX/DMUX that implement the colorless grooming ratio restriction. Numerical evaluations demonstrate that our proposed HOXC can significantly reduce node switch scale compared not only to the single-layer optical path network node (single-layer OXC) but also the conventional HOXC node that offers the same restriction. We also developed a prototype system of the proposed HOXC node and performed transmission experiments to verify its good transmission characteristics.

超高速光通信システムにおいて、時空間変換型光信号処理は分散補償や光パルス整形に用いられる重要な技術である。本稿では、アレイ導波路回折格子と可変位相シフタによって、平坦な透過特性をもち任意に位相・振幅スペクトル制御が可能な高分解能光スペクトル制御回路を提案した。また、本回路を光通信システムへ適用する一例として、WDMシステムの周波数利用効率を向上させる帯域制限伝送方式を検討した。

本稿では,高速伝送に対応する広帯域・低リップル透過特性のAWG波長合分波器を実現するためタンデムMZIを前置干渉計として付与した構成を提案し、その動作原理および実験結果について述べる.試作した100GHz間隔40chのAWGは,0.5dB帯域幅59GHz,群遅延時間±1psecを有し,広帯域・低位相リップル特性を検証した.更に通過帯域幅を拡大するためAWGの入力側スラブ導波路とタンデムMZIの接続部の構造を方向性結合器からマルチモード導波路に変更したタイプも提案・実験し、0.5dB帯域幅69GHzを得た.また,本AWGをペアで使用することにより位相特性を相殺し、ペアでの群遅延時間リップルを大幅に低減できることを明らかにした.

アレイ導波路回折格子(AWG)と集積型樹脂レンズを用いた可変分散補償器を試作した。レンズ樹脂の熱光学効果を用いて分散を制御する。補償範囲は+47〜+410ps/nm、3dB帯域幅は80〜38GHzであった。最大補償量を得るために必要な電力は7.2Wであった。42.7-GbpsのCSRZ-DQPSK信号を用いた伝送実験でエラーフリー動作を確認した。BER=10^<-9>におけるパワーペナルティは1.5dB未満であった。

チャネルあたりの伝送速度が40Gbit/s以上である高速光伝送システムでは、波長分散(CD: chromatic dispersion)および偏波モード分散(PMD: polarization-mode dispersion)により生じた波形歪を補償する技術が必要となる。全分散(CDおよびPMD)の補償器として、回折格子と液晶変調器アレイを用いるバルク型補償器が報告されている。今回、同様の構成をアレイ導波路回折格子(AWG: Arrayed-Waveguide Grating)を用いて導波路型で構成することを想定し、分散補償能力とAWGの設計パラメータの関係についてシミュレーションにより明らかにしたので報告する。