超高速光デジタル信号処理技術

超高速伝送が可能な光ファイバ通信では，ネットワーク内での経路制御を行う際にも超高速の信号処理技術が必要になる. これまでの電子回路による信号処理では，処理速度に限界が生じるため，光の広帯域性を活用した光信号処理技術の実現が期待されている. 本研究室では，量子ドット構造を用いた半導体型光増幅素子内での利得変化や非線形効果を効率的に活用し，320 ギガビット（1秒間に3200億ビット）の情報を有する光デジタル信号の信号処理が可能な実証実験などに成功している．





関連する主な研究成果

• M. Matsuura and N. Kishi, "High-speed wavelength conversion of RZ-DPSK signal using FWM in a quantum-dot SOA," IEEE Photonics Technology Letters, vol, 23, no, 10, pp. 615-617, May 2011.
• M. Matsuura, O. Raz, F. Gomez-Agis, N. Calabretta, and H. J. S. Dorren, "320-Gbit/s wavelength conversion using four-wave mixing in quantum-dot semiconductor optical amplifiers," OSA Optics Letters, vol. 36, no. 15, pp. 2910-2912, Aug. 2011.
• M. Matsuura, O. Raz, F. Gomez-Agis, N. Calabretta, and H. J. S. Dorren, "Ultrahigh-speed and widely tunable wavelength conversion based on cross-gain modulation in a quantum-dot semiconductor optical amplifier," OSA Optics Express, vol. 19, no. 26, B551-B559, Dec. 2011.

高機能光デジタル信号処理技術

毎秒テラビットを超える超高速伝送が可能な光ファイバ通信では，ネットワーク内での経路制御を行う際にも超高速の信号処理技術が必要になる. これまでの電子回路による信号処理では，処理速度に限界が生じるため，光の広帯域性を活用した光信号処理技術の実現が期待されている. また，光信号を光のまま処理することで，光／電気，電気／光変換が不必要となるため，信号処理の省電力化も見込まれる. 本研究室では，超高速光信号処理を実現するための要素技術に関する研究や光の特長を活かした新しい光信号処理技術の開拓などを行なっている.





関連する主な研究成果

• 岡直哉, 松浦基晴, "全光クロック再生を用いたRZ-OOK/RZ-DPSKフォーマット変換," 電子情報通信学会光ファイバ応用技術研究会, OFT2013-22, エルトピア奈良（奈良）, 2013年10月
  [電子情報通信学会 光ファイバ応用技術研究会 学生奨励賞]
• M. Matsuura and N. Oka, "Performance of all-optical format conversion using a self-generating optical clock," IEEE Photonics Technology Letters, vol. 26. no. 22, pp. 2217-2230, Nov. 2014.
• M. Matsuura, K. Mizusaka, and N. Oka, "All-optical OOK to multiple-level PSK format conversion using a self-generating optical clock," IEEE Photonics Technology Letters, vol. 28. no. 14, pp. 1577-1580, July, 2016.

光アナログ信号処理技術

これまで，光ファイバ中を伝送する光信号はデジタル信号が主流であったが，光信号の多値変調化や電波を光ファイバで伝搬する光ファイバ無線の発展に伴い，光アナログ信号の自在に制御可能な光アナログ信号処理技術の需要が高まっている．本研究室では，無線通信システムにおける周波数利用効率やアンテナ伝搬利得の向上に有利なアレーアンテナの指向性制御に光アナログ信号処理技術を応用した光制御型アレーアンテナシステムを提案している．また，この技術と光ファイバ給電技術を融合した新しい伝送システムの実現などを行っている．





関連する主な研究成果

• 源大和, 松浦基晴, "半導体光増幅器と可変分散媒質を用いた光制御フェーズドアレーアンテナの指向性制御," 電子情報通信学会光ファイバ応用技術研究会, OFT2014-10, 山形大学（山形）, 2014年5月
  [電子情報通信学会 光ファイバ応用技術研究会 学生奨励賞]
• Y. Minamoto and M. Matsuura, "Optically controlled beam steering system with 60-W power-over-fiber feed for remote antenna units," 41st The Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFC 2016), W3K.2, Anaheim, USA, March 2016.
  [OFC 2016 Top Scored Paper]

光ネットワーク技術

将来の光通信ネットワークでは波長の異なる多数の光信号源が必要となり，マルチキャリア光源は多波長の信号源を効率良く生成することが可能なことから，この光源で生成された光キャリアをネットワーク内で効率良く共有する光ネットワークの検討が行われている. 本研究室では，このネットワークで問題となっている低い波長利用効率を向上させるため，一度伝送した光信号から光キャリアを再生させる光キャリア再生技術を提案し，高効率で，ネットワーク全体の省電力化も見込める新しいネットワーク技術の開拓を目指している.





関連する主な研究成果

• M. Matsuura and E. Oki, "Optical carrier regeneration for carrier wavelength reuse in a multicarrier distributed WDM network," IEEE Photonics Technology Letters, vol. 22, no. 11, pp. 808-810, June 2010.
  [財団法人電気通信普及財団 テレコムシステム技術賞]
• M. Keri, E. Oki, and M. Matsuura, "Wavelength assignment in multi-carrier distributed optical ring networks with wavelength reuse," IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking, vol. 3, no. 4, pp. 281-289, Apr. 2011.
• M. Matsuura and E. Oki, "Scalability analysis and demonstration of distributed multicarrier reusable network with optical add/drop multiplexers," IEEE International Conference on Communications (ICC 2013), ONS-02-1, Budapest, Hungary, June 2013.

光給電型光ファイバ無線伝送技術

光ファイバ無線は，無線信号をそのまま光アナログ信号に変換し，光ファイバ伝送路を用いて，遠隔地にあるアンテナ基地局まで無線信号を伝送する技術である. 光ファイバ通信の特長を活かし，高い周波数の無線信号を無歪，かつ，低損失に伝送することが可能である. 本研究室では，アンテナ無線基地局の簡易化，および，災害に強い通信インフラを実現するべく，光ファイバ伝送路を利用した光給電型の光ファイバ無線システムを構築し，アンテナ基地局の無給電化を可能にする研究開発を行なっている.





関連する主な研究成果

• M. Matsuura and J. Sato, "Bidirection radio-over-fiber systems using double-clad fibers for optically powered remote antenna units," IEEE Photonics Journal, vol. 7, no. 1, 7900609, Feb. 2105.
• J. Sato, H. Furugori, and M. Matsuura, "40-Watt power-over-fiber using a double-clad fiber for optically powered radio-over-fuber systems," The Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFC 2015), W3F.6, Los Angeles, USA, March 2015.
• M. Matsuura, H. Furugori, and J. Sato, "60 W power-over-fiber feed using double-clad fibers for radio-over-fiber systems with optically powered remote antenna units," OSA Optics Letters, vol. 40, no. 23, pp.5598-5601, Dec. 2015.

関連する研究紹介記事


• Media Release: Research at the University of Electro-Communications demonstrates a high power supply over the same fibre used for data transmission
• Electronic Design: Fiber Optics Transmit Data and Power Over Same Cable
• Phys.org: Optical fibers power mobile data networks
• The Huffington Post: The Future Utility Is Here...

プラスチック光ファイバ伝送技術

プラスチック光ファイバは安価で取り扱いが容易な光ファイバとして，主に近距離系光通信の伝送路として研究開発が進んでいる．本研究室では，プラスチック光ファイバを光ファイバ無線に応用する際に問題となるコネクタ間での軸ズレによって発生するモード雑音や反射の影響を調査し，超高速・長距離伝送に使用されているシリカガラスの光ファイバとの伝送特性評価を行い，その優位性の検証を行っている．





関連する主な研究成果

• M. Matsuura, R. Furukawa, Y. Matsumoto, A. Inoue, and Y. Koike, "Evaluation of modal noise in graded-index silica and plastic optical fiber links for radio over multimode fiber systems," OSA Optics Express, vol. 22, no. 6, pp. 6562-6568, Mar. 2014.
• Y. Matsumoto, M. Matsuura, R. Furukawa, A. Inoue, and Y. Koike, "Intrinsic robustness of fiber misaligned connections and reflection noise in plastic optical fiber links for cost-effective radio-over-fiber systems," 41st The Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFC 2016), Th4A.5, Anaheim, USA, March 2016.