基準光配信と光コムを用い、光源一つで大容量コヒーレント光通信に成功

宇宙観測や重力計測、地震観測、時空標準などへの活用を目指した周波数の安定した光を基準光といい、品質を極力維持したまま、光ファイバ等を通じて遠隔地へ配信する技術の開発が進められているが、これを基準光配信と呼ぶ。例えば、光格子時計のような最先端光時計の周波数安定性は10^-18レベルに達しており、光格子時計の周波数を伝送して異なる場所の標準時計を正確に比較することで、これまでセシウム原子時計により定められていた時間標準を高精度に再定義できるようになる。さらに、設置場所の異なる光時計の周波数を相互比較することで、重力ポテンシャルの差を数時間以内で計測することも近年可能になっており、地震や火山活動に伴う地殻変動の高精度モニタリングへの活用が期待されている。また、カーナビやモバイル通信基地局間のタイミング同期には現在GPS信号が用いられているが、脆弱性の懸念のため、基準光を用いた代替システムも検討されている。一方、本研究では、基準光配信を光通信の広帯域化と低コスト化に活用した。

基準光配信では、安定な光を生成し、遠隔地に配信し、さらに、配信に伴い生じる様々な雑音を適宜抑制することが重要である。標準時等の応用では、主に光ファイバの環境変動に伴い発生する低周波数帯の位相雑音が課題であり、一方、通信への応用では光増幅器等で発生する高周波数帯の雑音がより深刻な課題となる。本研究では、光コム発生器内に、注入同期型やエタロン型の狭帯域フィルターを用いることで、高周波数帯雑音の抑制と、結果として生じる光コム品質の向上に努めた。