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超高速光信号処理を超強力光スクイーズで実証

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October, 4, 2021, Singapore--フォトニクス研究者が11倍の時間圧縮を実証し、先進的計測、イメージングおよび高速光通信における光世代に重要なパラダイムを導入した。

光信号が占める時間が、運べるデータ量を制限する。時間的に短い信号は、より多くのデータを所定の時間幅に圧縮することができる、つまり時間分割多重(OTDM)という方法である。フォトニクス研究者は、光を時間的に11倍圧縮することに成功した。開発された時間圧縮システムは、光ファイバネットワークで伝送されるビット数の同等の増加を可能にする。

時空で類似の二重性を利用することで同じシステムも同様に光コンテンツの周波数を圧縮することができる。例えば、赤、黄、青色の光はスペクトル的に圧縮されて黄色の光だけになる。光信号の色の量は、WDMを利用するとき、光ファイバネットワークで運ばれるデータ量を制約する。したがってスペクトル的に光を圧縮するこの能力により、特殊媒体で伝搬する光のスペクトル密度を高くする。

研究の詳細はLight: Science and Applicationsに発表された。また、研究は、シンガポール工科大学(SUTD)、シンガポール科学技術研究庁A*STAR、MITの研究者の協働によるものであった。コンプレッサシステムの超小型サイズは、超高速光信号処理で短パルス生成に利用されるかさばるベンチトップシステムと比べると、数桁小さい。

高圧縮は、分散素子と強力な非線形コンポーネントの二段階設計によって可能になった。これら双方とも同一チップに集積されている。

「分散段および非線形段からの寄与のバランスをとることで、時間または周波数のいずれかで強力な圧縮を生成できる。時間圧縮は、今日までチップで実証された最強のものの1つである。スペクトル圧縮もチップで実証されたその種のもので初である」と研究フェロー、Dr Ju Won Choiは説明している。

そのように小さなデバイスフットプリントで強力な圧縮を達成することで、通信、データセンタ、精密製造およびハイパースペクトルイメージングに必要とされる短パルスのローコスト導入が容易になる。

「光とスペクトルの両方の高圧縮ができるオンチップ集積システムの実証により、光パルスの操作における柔軟性が可能になる。これは、既存の光通信の負担がより明白になるにつれて重要な機能である。データセンタ、通信、5G産業は、ますます多くの容量やこれらのアプローチを必要としている。つまり、所定の媒体により多くの光を圧縮する手助けとなるこれらのものが、さらに高速の光通信ネットワークへ向かうこの動きに役立つアプローチである」とSUTDの准教授、この研究の主席研究者、Dawn Tanは話している。
(詳細は、https://www.sutd.edu.sg)