Progress and plan Nov.Seminar-Progresses-J1-2008.ppt 129 シュミレーションによるASE算出式 0.5um 0.2um 1.2um ・先球ファイバのスポット径・CIP 700um #3 の活性層

Seminar-Progresses-J1-2008.ppt 124

Progress and plan Nov.

2008/11/24Yasutaka Nakahra


発表内容

• ASEの時間測定Iopを変えるごとにSOAを冷ましてから

• シュミレーションによるASE算出方法

• DISC Gate 50Gbps 実験

• 変換効率測定山路さんの見学


前回のASE時間測定

Iopを200[mA]から250[mA]に変えた時にSOAを冷まさずに

測定。カップリングのズレは熱的な要因ではない？

ASE from Chip-SOAIop=200mA

-20

-15

-10

-5

0

0 20 40 60 80

Time [min]

AS

E [

dB

m]

ASE in [dBm]

ASE out [dBm]-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

0 20 40 60 80

Time [min]

AS

E [

dBm

]

ASE in [dBm]

ASE out [dBm]

ASE from Chip-SOAIop=250m


今回のASE時間測定

目的カップリングがずれる原因が、熱的要因であることを確かめる

SOAの発熱量算出

SOAIop200 [mA]

Iopによる注入エネルギーP≒390[mW] (V=1.7 [V])

ASE-1 [dBm] ≒0.7 [mW]

熱、その他390 [mW]

SOAへの注入電流は、ほぼすべてが熱エネル

ギー変化しているといっていい。


ASE from SOAIop=200 [mA]

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Time [min]

AS

E P

ow

er

[dB

m]

ASE in

ASE out

ASE from SOAIop=250 [mA]

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

0 20 40 60 80 100 120 140

Time [min]

AS

E[d

Bm

]

ASE in

ASE out

Iopを200[mA]から250[mA]に変えた時にSOAを一旦冷まして

測定。

ASEの変動

が安定


シュミレーションによるASE算出式

0.5um

0.2um

1.2um

・先球ファイバのスポット径

・CIP 700um #3の活性層

重なった部分の面積をASE量としてシュミレーションを行いたい

0.25

0.25

θ1

θ2

SOAの熱膨張

により移動

今回は幾何学的に面積を求めた


シュミレーション結果

ChipSOAの熱膨張によるASEの変化シュミレーション

ChipSOA移動距離 [a.u.]

重な

る面

積 [

a.u

.]

この部分が間違っている。

明らかに、計算が違っている。もう一度、計算式から見直してやり直し。

線形的な減少は、ASEの減

少の仕方とよく似ている。


Plan12月 1月

温度制御について先生、メンバーと相談

Chip SOAのカッ

プリング練習（山路さんに教えてもらいながら）

卒業論文準備・参考文献を読む・概要作成（19日〆切）

シュミレーション手直し

・サーミスタを用いてChip SOAの正確な

温度上昇を測定

・温度調整実験

温度変化を元に腺膨張も考える

サーミスタ


質疑・応答• P3とP5を比べて、ASEの減少量が大きく異なるのはなぜ？（山路さん）

→よく分からないが、もともとのカップリング調整がうまくいっていなかったのかも。

• P4で、カップリングは、“その他”に含まれているのか？（山路さん）

• P5でSOAを一旦冷ましたと書いてあるが、何を判断材料にしたのか？（本間さん）→ペルチェ素子への注入電流の変動が収まってから。

• P6 線球ファイバのスポット径はどうやって測った？（本間さん）→スペックシートを見て。

• P6 SOAchiｐの活性層の面積だが、光の干渉により広がり長方形にはならないだろう。（竹内さん）

• P7 シミュレーション結果を載せるときは、算出式も一緒に掲載すること。（竹内さん）

• カップリングロスのずれの熱的要因以外も考えてみたら？（竹内さん）

• P8 サーミスタの取り付け方法は考えているのか？（竹内さん）→考えていない。伝熱性の高い両面シール使用。


進捗と計画報告（１１月）２００８年１１月２５日

NGUYEN TUAN ANH

発表内容：

1.3μｍバルクチップSOA の透過率と位相シフト

位相安定、強度安定

12月の計画


光ヘテロダイン方式ポンプ・プローブ計測法

PBS

MO

MO

BS

BS

MO

(Pump)

(Probe)SMF

Photoreceiver

Delay stage

#3, Lock-inamp.

BS

Delay stage

OPO

#1, AOM

SampleLensed-fiber

BPF

HH

BPF Lens

Q H

MO

MO #2, AOMBPF

Q

(Reference)

(Repetition rate: 80MHz, Pulsewidth: 150fs)

(Frequency, ω１:81.2MHz)

(Frequency, ω２:78.7MHz)

Lens


0 1 2 3 4

-60

-40

-20

0

pump/probe delay [ps]

Inte

nsity

[a.u

.]

150mA with cover100mA with cover

-1 0 1 2 3

0

50

100

150

phas

e sh

ift [°

]pump/probe delay [ps]

150mA100mA

１．３μm bulk chip SOAの緩和過程

強度の変化位相の変化

位相ノイズが大きい。→測定システムの影響を評価する必要がある


0 2 4 6 8 10-100

0

100

time [min]

phas

e no

ise

[°]

with SOAwo SOA

Cover なしの位相ノイズ Cover ありの位相ノイズ

結論：SOAの有無に関係なく位

相ノイズが大きい結論：SOA無しの場合はSOAあ

りの場合により位相ノイズが小さい

0 2 4 6 8 10-100

0

100

time [min]

phas

e no

ise[°

]

with SOAno SOA


0 2 4 6 8 10

-50

0

50

time [min]

phas

e no

ise[°

]

150mA with out cover150mA with cover

0 2 4 6 8 10-100

-50

0

50

time [min]

Phas

e no

ise

[°]

with cover with out cover

SOAありの位相ノイズ SOAなしの位相ノイズ

結論：coverありの場合はcover無しの場合より位相ノイズが小さい

結論：coverありの場合はcover無しの場合より位相ノイズが小さい


位相ノイズの偏差

1200 1300 1400-70

-60

-50

-40

-30

-20

wavelength [nm]

Inte

nsity

[a.u

]

1.3μm bulk chip SOA ASE 150mAprobereference

結論：位相ノイズの一部はSOAによるものだと判断する。

測定装置の位相ノイズの偏差は約６°。

→目標：測定装置の位相ノイズの偏差を０°級にする。

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10

測定回目

位相

ノイ

ズの

偏差

[°]

wSOAno_cover

wSOAw_cover

no_SOAw_cover

no_SOAno_cover

一回の測定は10分間


0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

0 1 2 3 4

測定回目

強度

ノイ

ズ偏

差(n

W)

w_SOAno_cover

w_SOAno_cover

no_SOAw_cover

no_SOAno_cover

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

0 1 2 3 4

測定回目

強度

ノイ

ズ偏

差/平

均強

度

w_SOAno_cover

w_SOAw_cover

no_SOAw_cover

no_SOAno_cover

強度ノイズの偏差

Coverをかけることに

より強度のノイズは減る。

Coverにより十分強度の

測定精度が得られる。


12月の計画

１・電気スペアナを使ってビート信号の電気スペクトルを測定し分析する。

２・卒論の概要、目次、これまでの結果、図表、参考文献を書き始める。締め切りは12月19日。

・日本語能力試験1級（12月7日）


質疑応答• 中原：coverっていうのは何のこと？

• Anh:測定装置をバラックボックスにして外の風と光が入ってこないようにす

る。

• 杉浦：電気スペアナを使うとノイズの原因が分かるの？

• Anh:ノイズの原因が分からなけれどもなんらかの手がかりが分かると思い

ます。

• 竹内さん:サンプルの後のMOなどによる反射はSOA内部に影響を与えて、

ノイズの原因になるかもしれない。

• Anh：その効果は小さいと思います。よほど大きいパワーの光が入ってこなければSOAには影響がありません。現在の測定装置では大きいパワーの

反射光はないと思います。

• 山路さん：SOAの透過率では小さい谷ができることは注入電流が緩和す

るっていうことですか。

• Anh:はい、そうです。他機関の論文にそういうことが載っています。


Monthly progress and Plan(Nov.)2008/11/25

Kenta Sugirua

50G DISCGate 波長変換実験#1～3（Open-Lab.)利得スペクトル非飽和について（再確認）


50G DISC Gate波長変換実験＃1～3実験構成（山路さん）

PPG

MLFL

LN MUX ×４ VOAEDFA #1700mA

EDFA #3300mA

Filter5nm

PBSQHQ QHDISC

HQCrossCorrelator

QHFilter5nm

Filter9.2nm

EDFA #5800mA

10

90

90

OSA

PowermeterVOADFB laser

Powermeter

10

3dB

EDFA #4

Powermeter

DISCQP QP

Calcite 5ps(rotatable)

SOA 200mAInphenix (IPSAD1501)

1555nm 2ps

1548nm 150mA


EDFA・波長板の調節は手伝う

（まだ、１人で扱えないと思う）配線程度は手伝う全て山路さん相関計操作

西田さん指導のもと

Delay,VOA調節、スペクトル観測

山路さんのを見学

行わなかった

杉浦・中原２人で構築

＃１

行わなかった

杉浦・中原２人で構築

３人で５０Gに多重

山路さんに１つずつ順序を習って、

12.5Gモードロックパルスを発生

＃２＃３実験

擬似ランダム信号・データ信号を発生

させてみたが、うまく1,0を観測できなかったり、DISC出力強度が弱すぎた

データ信号の波長変換は失敗とした

LN変調

杉浦・中原２人で構築MZI構築

ほとんど慣れた

５０Gまでなら、杉浦・中原でMUX設定可能

（相関計はまだ不安）

MUX 12.5→25→50G

前回メモしたノートを見ながら

起動・パルス発生

モードロック

パルス発生

実際に習った内容


-100 0 1000

0.01

0.02

0.03

0.04

Time [ps]

Vol

tage

[V]

12.5G 25G 50G

-60 -40 -20 0-30

-20

-10

Time [ps]

Vol

tage

(log

)[V

]

1553 1554 1555-25

-20

-15

-10

Wavelength [nm]

Inte

nsity

[dB

m]

25G MUX スペクトル

→波長間隔 : 12.5G

1553 1554 1555-25

-20

-15

-10

Wavelength [nm]

Inte

nsity

[dB

m]

1553 1554 1555-25

-20

-15

-10

Wavelength [nm]

Inte

nsity

[dB

m]

50G MUX スペクトル

波長間隔 : 12.5G 波長間隔 : 25Gスペクトルは安定していなかった。（MLFLが不安定？）

MLFL出力パルス（12.5G）にサブパルスのようなものが見られた

３回の実験をしたが、原因はまだわからない。

MUX（＃２のデータ）

モードロックパルス発生・MUX

80ps

40ps

20ps


DISCGate波長変換結果（時間波形）

-100 -50 0 500

0.01

0.02

0.03

Time [ps]

Vol

tage

[V]

実験＃１ 200mA 実験＃２ 250mA 実験＃３ 200mA

CW強度 [dBm]

パルス強度[dBm]

注入電流 [mA]

-13-13-13

-3-3-6

200250200

#3#2#1

■注入電流を大きくすると、出力パルス強度が高くなった。

■パルス強度と、CW強度が出力波形（透過率、非線形位相シフト）に関係する。

パルス強度は高く、ＣＷ光強度はある程度低く。


DISCGateの特性（大平さん卒論）

ＣＷ光強度

→増加

入力パルス強度

→増加

（パルス強度＞10fJ）増加

（パルス強度＞10fJ）増加

減少減少

（パルス強度＜10fJ）減少

（パルス強度＜10fJ）減少

増加増加（ただし、パルス強度が50ｆJ程度で

減少に転ずる）

増加

（計算上は）

増加

非線形位相シフト量ＣＷ光に対する透過率パルスに対する透過率DISCGate平均出力強度

ＤＩＳＣＧａｔｅ出力強度を高くするには、パルス強度は高く、ＣＷ光強度はある程度低く。但し入力パルス強度が高すぎるとＣＷ光の透過率が下がるのでＤＩＳＣ出力は下がる

1 10 100 1000-40

-20

0

20

Pulse energy into chip (fJ)

Tran

smitt

ance

(dB

)

Experimental CW +2.4dBm CW -2.6dBm CW -7.6dBm

Theoretical CW +2.4dBm CW -2.6dBm CW -7.6dBm

1 10 100 1000-40

-20

0

20


Tran

smitt

ance

(dB

)

Experimental CW +2.4dBm CW -2.6dBm CW -7.6dBm


1 5 10 50 100 500-40

-20

0

20


DIS

C o

utpu

t pow

er (d

Bm

) Experimental CW +2.4dBm CW -2.6dBm CW -7.6dBm


1 10 100 10000.005

0.01

0.05

0.1

0.5

Input pulse energy into chip (fJ)

Non

linea

r pha

se s

hift

ΔΦN

L/π Experimental CW=+4dBm(chip)

Experimental CW=0dBm Theoretical CW=-0.6dBm Theoretical CW=-5.6dBm

DISCGate平均出力強度

パルスに対する透過率

ＣＷ光に対する透過率

非線形位相シフト量

Seminar-Progresses-J1-2008.ppt 1481545 1550 1555-90

-80

-70

-60

-50

Wavelength [nm]

Inte

nsity

[dB

m]

1546 1548 1550 1552 1554-90

-80

-70

-60

-50

-40

Wavelength [nm]

Inte

nsity

[dB

m]

＃２のDISC出力スペクトル

＃３のDISC出力スペクトル

DISCGate波長変換結果（スペクトル）

＃２のほうがピーク強度が高い

＃３はフィルタを長波長側にずらした方が出力時間波形の形状・強度が良くなった。

スペクトル間隔は、入力信号に比べてきれいな50G間隔になっている⇒DISCの利点？


利得スペクトルの非飽和確認（再）

SOA飽和出力測定結果

2007竹内さん測定のSOA飽和出力は、入力光源にDFBレーザを使用している。

今回の測定は、EDFAのASEを1nmBPFでスライスしてい

る。入出力光強度は、スライスしたスペクトルのピーク強度、ASE強度をそれぞれmWに変換し、その差をとってい

る。

-40 -20 0

10

20

Gai

n [d

B]

<2008 Sugiura> injection current:100mA, λ:1550nm

<2007 Takeuchi> injection current:150mA, λ:1549.67nm injection current:200mA, λ:1549.67nm injection current:250mA, λ:1549.67nm

Output power [dBm] 利得スペクトル測定時の出力光強度（-25.6dBm）

ここで利得が飽和し始めているのか？それとも別の理由か？（推測：測定方法が悪い、SOAの特性）

この測定から、入力光強度を上げていけば、出力強度0dBあたりから利得

が飽和してくるのではないかと予測し、利得スペクトル測定時の出力強度ではSOAの利得は非飽和だったと判断

した。

10月進捗

しかし、

■実際に入力光強度を上げて、利得の飽和を観測していない■入力光強度が弱いときの利得が高い■利得が安定しているところの値が小さい

⇒以上をふまえて、もう一度測定し、非飽和を確認するべき

前回測定結果と過去の測定結果の比較


12月

非飽和再確認

スペクトルスライス波形の積分強度比算出

利得スペクトル再測定？

ホールディングビームによるキャリア緩和時間短縮について理解

緩和時間測定練習

第一週第二週第三週第四週

ホールディングビームを用いた緩和時間測定

利得スペクトルと緩和時間の関係を測定・分析

論文作成

Plan

（坂口さん論文・実験データを理解）

（その他論文・教科書を理解）


質疑応答

■モードロックパルスに見られたサブパルスの原因は、院生にも聞いたのか？（本間）→聞いたが、わかりませんでした。→1つずつ測定系を減らしていき、原因を突き止める方法がある（西田）

■非飽和確認のグラフで、横軸は出力パワーで正しいのか（竹内）→正しいと思います。→後でデータを見せて（竹内）

■プランで、なぜ積分強度を求めるのか（本間）→スライスした外側の積分強度が高すぎると、測定している波長の利得が正確にわからない。

■プランで、ホールディングビームを用いた緩和時間測定に使うホールディングビームの波長は（竹内）→最初は、利得スペクトルを考慮せず練習し、その後利得スペクトルを見て利得の高いところ、

低いところをホールディングビームの波長にして、緩和時間の変化を観測する→坂口さんは、適当にホールディングビーム波長を変えていき、緩和時間が短くなったところに

設定していたと電話で聞いた（山路）

■プランで、最終的にはDISCへ応用しないのか（山路）

→多分そこまではいけないと思う。

Documents

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