低雑音位相敏感増幅器で可能になる超高感度光リンクに向けて

原理的には、位相に敏感な光増幅器は無雑音増幅を実現でき、従来の位相に鈍感な増幅リンクと比較して、光リンクの信号対雑音比を3 dB改善できることが知られている。しかし、現在の最先端の位相敏感増幅器（PSA）は、雑音特性が大きく改善されておらず、広帯域利得や変調フォーマットの透明性が不十分であるなど、まだ実用化にはほど遠い。今回我々は、位相鈍感パラメトリックコピー器とそれに続く位相敏感増幅器からなる光ファイバーベースの非縮退位相敏感増幅器リンクを、初めて実験的に実証している。これによって、広帯域増幅や信号変調フォーマット非依存性が得られ、従来型エルビウムドープファイバー増幅器を利用したリンクよりリンク雑音指数が約6 dB向上している。このPSAの雑音指数は過去最低の1.1 dBであり、システムの複雑性がさほど大きくない複数の波長チャネルでの動作に拡張できる。また、このコンセプトは、三次非線形性を持つ他の材料でも実現可能であり、減衰によって制限されるあらゆる光リンクに有用である。