光ファイバの限界突破に挑戦 ～世界最高コア数36すべてがマルチモード、100超空間チャネルを実現～

2015年3月26日

独立行政法人 情報通信研究機構
住友電気工業株式会社
国立大学法人 横浜国立大学
株式会社オプトクエスト

光ファイバの限界突破に挑戦
～世界最高コア数36すべてがマルチモード、100超空間チャネルを実現～

【ポイント】
■　1本の光ファイバのコア数36、さらに、すべてのコアで3モード伝搬の光ファイバを開発
■　マルチコアとマルチモードの組合せで光ファイバ1本の並列伝送数（空間チャネル数）が108
■　通信トラフィックの増大要求に対応し、将来的に毎秒10ペタビット伝送の可能性を拓く

　独立行政法人 情報通信研究機構（NICT、理事長: 坂内 正夫） (リンク ») は、住友電気工業株式会社（住友電工、社長: 松本 正義）、国立大学法人 横浜国立大学（横浜国大、学長： 鈴木 邦雄）、株式会社オプトクエスト（オプトクエスト、代表取締役: 東 伸）と共同で、世界最高の36コアで、かつ、すべてのコアがマルチモード伝搬の新型光ファイバを開発し、光信号の送受信実験に初めて成功しました。
　光ファイバ1本あたりの伝送容量を拡大する次世代技術として、マルチコアファイバやマルチモードファイバ伝送が世界的に研究されています。今回、すべてのコアを3モードにし、1本の光ファイバで36×3＝108の空間チャネルを実現しました。本実験の成功によって、1本の光ファイバで毎秒10ペタビット伝送の可能性が拓けます。

【背景】
　増大し続ける通信トラフィックに対応するために、光ファイバの限界を超える新型光ファイバの研究が世界中で盛んに行われています。主に研究されている新型光ファイバは、光ファイバに複数の通り道（コア）を配置したマルチコアファイバと、コア径を広げて一つのコアで複数の伝搬モードに対応したマルチモードファイバです。また、これらの新型光ファイバを実用化するためには、現在、光通信で使われているシングルコアでシングルモードの光ファイバ（以下、「既存の光ファイバ」）との接続デバイスが重要で、その研究も並行して行われています。
　2種類の新型光ファイバの製造技術及び疎通評価を合わせて、マルチコアファイバの各コアをマルチモード伝搬にすると、光信号の空間チャネルが大幅に増え、通信容量が飛躍的に増大します。しかし、マルチモード伝搬にするためにコア径を広くするとコアから漏れた光信号の干渉が大きくなる問題や、既存の光ファイバとの接続方式が複雑で、難しい技術が必要であるなどの問題があり、12コアで3モードの光ファイバしか実現していませんでした。

【今回の成果】
　今回NICTは、36コアすべてがマルチ伝搬モードの新型光ファイバと、既存の光ファイバとを空間結合装置を介して接続し、「36コア×3モード＝108」の空間チャネルで通信波長帯の光信号の送受信実験に成功しました。
　本実験では、横浜国大と住友電工が共同で「36コアマルチモードファイバ」を設計し、住友電工が製造しました。また、「既存の光ファイバと接続する空間結合装置」は、NICTとオプトクエストが設計し、オプトクエストが製造しました。
　これまで、NICT発表のマルチコアファイバのコア数は、シングルモードで19が最大で、限界と考えられていました。このたび、19コアを大幅に超える36コアを実現することができ、さらに、マルチモード伝搬も成功しました。
　空間結合装置については、これまでマルチコアシングルモードファイバ用に開発していたものに伝搬モードの異なる光信号を合波する機能を追加し、1台でマルチコアとマルチモードに対応することができました。
　本実験結果の108空間チャネルすべてに最先端光変復調技術やデジタル信号処理技術を利用すると、1本の光ファイバで毎秒10ペタビット級の超大容量伝送の可能性が拓き、今後、より安価で大容量のネットワークサービスの実現が期待できます。

【今後の展望】
　今後、マルチコアマルチモードファイバ伝送技術の実用化を目指して、通信事業者、メーカーとの取組を積極的に推進し、光通信の更なる大容量化技術の研究開発に取り組んでまいります。
　なお、本実験の結果は、米国ロサンゼルスで開催されている光ファイバ通信関係最大の国際会議の一つである光ファイバ通信国際会議（OFC2015、3月22日（日）～26日（木））で高い評価を得てポストデッドライン論文（最優秀ホットトピック論文）として採択され、現地時間3月26日（木）18:00に発表します。