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波長帯拡張19コア一括光増幅器を用い,毎秒715テラビット,2,009km伝送成功 ~大容量と長距離伝送を両立しつつ,消費電力やスペース削減に期待~

 国立研究開発法人情報通信研究機構(NICT)と古河電気工業株式会社(古河)は2019年3月28日,二つの波長帯に対応した19コア一括光増幅器を開発し,これを用いた毎秒715テラビット(Tb/s:1012b/s)の高密度波長多重信号の2,009km にわたる伝送実験に成功したと発表した.本論文は,第42回光ファイバ通信国際会議(OFC2019)にて,最優秀ホットトピック論文(Post Deadline Paper)として採択された(注).

 ビッグデータや5Gサービスなどで増大し続ける通信トラヒックに対応するため,従来の光ファイバの限界を超える新型光ファイバと,それを用いた光伝送システムの研究が盛んに行われている.これまで,大容量を目指した研究では数10km程度の距離で光増幅器は利用されず,長距離を目指した1,000kmを超える中継増幅伝送では波長帯域が限られ伝送容量が小さい試みのみであった.大容量化にはコア数と波長数を増やすことが有効で,波長数を増やすには波長間隔を狭くし,加えて特性が異なるC帯(1,530~1,565nm)及びL帯(1,565~1,625nm)を使用するため,多くのコアの光信号の一括増幅は難しく,実現していなかった.しかし,マルチコア一括光増幅器は,消費電力低減,コストや設置スペースの削減が期待できるため,マルチコア光ファイバに対応した複数波長帯の光信号を一括増幅する光増幅器の実現が待たれていた.

 今回,古河が開発した19コアC+L帯光増幅器を用い,NICTネットワークシステム研究所が19マルチコア光ファイバを使用した周回伝送システムを構築し,715Tb/s大容量光信号の2,009km伝送に成功した.これは,伝送能力の指標である容量・距離積に換算して従来の約1.4 倍である1.4エクサビット(1018/s)×kmとなり,世界記録である.従来の記録は,最長距離は8,000kmで伝送容量130Tb/s,最大伝送容量は900Tb/sで距離が200kmであった.本伝送システムは,①19コアC+L帯一括光増幅器,②19コア光ファイバ,③345波長一括光コム光源,④1パルス4ビット相当の16QAM(Quadrature Am-plitude Modulation)多値変調技術,等の要素技術から構成される.

 上記①の光増幅器では,C帯とL帯の光信号夫々に対して異なる増幅特性を持つ19コア増幅ブロックを作成し,波長多重カプラを用いて合分波してC帯とL帯の増幅を同時に行う.1本の光ファイバに19コアを収容して高効率な増幅をするため,既存の光増幅器(EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier)と異なり,ダブルクラッド構造を持つ利得ファイバ(EDF)の内側クラッドに励起用のレーザ光を導入し,19コアを一括励起して増幅動作させる点に特色がある.

 今後ますます増加するトラヒックをスムーズに収容可能な次世代の光通信技術として実用化を加速し,産学官連携による国際標準化への取組みを強化していく,としている.

(注)Ben Puttnam, Georg Rademacher, Ruben Luis, Tobias Eriksson, Werner Klaus, Yoshinari Awaji, Naoya Wada, Koichi Maeda, Shigehiro Takasaka and Ryuichi Sugizaki, "0.715 Pbit/s Transmission over 2,009 km in 19-core cladding pumped EDFA amplified MCF link", Optical Fiber Communication Confer-ence Postdeadline Papers 2019 (Optical Society of America, 2019), paper Th4B.1, Postdeadline Session II (Th4B); Optical Fiber Communication Conference 2019, San Diego, California United States, 7 March 2019