【ポイント】

・1本の光ファイバで19本分の大容量の長距離光伝送を可能とする19コア一括光増幅器原理実証機を開発

・レンズを用いた空間光学系方式の採用により、従来19台必要であった光増幅器を1台に高効率集約

・増大し続ける通信トラフィックを支えるためのマルチコアファイバ長距離伝送システムの実現に期待

　独立行政法人 情報通信研究機構（以下「NICT」、理事長: 坂内 正夫）は、古河電気工業株式会社（以下「古河電工」、代表取締役社長: 柴田 光義）、その子会社であるOFS Fitel, LLC (以下「OFS」、CEO and Chairman：ティモシー・マレー)、及び株式会社オプトクエスト（以下「オプトクエスト」、代表取締役: 東 伸）と共同で、マルチコアファイバ伝送用の「19コア一括光増幅器」の開発に世界で初めて成功しました。

　マルチコアファイバは、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実現が期待されていますが、複数のコア（光の通り道）があるため、長距離伝送に必要な光増幅器の小型・集積化が難しく、マルチコアファイバを用いた長距離伝送システムの実用化の障壁となっていました。今回開発した19コア一括光増幅器は、19のコアの中を流れる光信号を一台で一括増幅することができ、マルチコアファイバを用いた大容量・長距離光通信の実現を大きく前進させるものです。

【背景】

　現在、スマートフォンなどの普及によりインターネットの通信量は年率40％に達する勢いで増大していますが、それを支える光ファイバに挿入することができる光エネルギーには上限があり、現状のままでは物理的な伝送容量の限界を迎える可能性が指摘されています。そこで、この限界を超えるため、1本の光ファイバに複数のコア（光の通り道）を配置したマルチコアファイバの研究が進められています。しかし、マルチコアファイバを用いた長距離伝送に必要な光増幅器の研究については、コアの数だけ光増幅器が必要な個別励起方式による伝送実験はあるものの、光増幅器が１台で済む一括励起方式については動作実証が報告されているだけで、実用に適した小型で高効率、経済的な光増幅器の開発が求められていました。

【今回の成果】

　このたび、19コアファイバ（2012年3月報道発表）に適合する「19コア一括光増幅器」の開発に成功しました。光増幅器は、信号光と励起レーザー光の合波器、増幅用光ファイバ、アイソレータから構成されています。NICTは基本設計と伝送評価を担当、古河電工とOFSは伝送及び増幅用19コアファイバを作成、オプトクエストは光合波器とアイソレータを製作しました。

　今回開発した光増幅器の特徴は、レンズを用いた空間光学系方式の採用によって、複雑な光ファイバ加工技術によらずに、複数コアの光信号と励起レーザー光を一括に効率的に合波する光合波器と、増幅後の通信光が反射して再び増幅器に入射することを防ぐ19コア一括アイソレータを実現したことです。これにより、コア数の分の増幅器が不要な、１台で19コア分の光信号を効率的に増幅できる、小型、省エネ、経済的な光増幅器原理実証機を開発できました。空間光学系方式は、簡単にコア数を減らせることから、19コア以下の様々なコア数のマルチコアファイバについても、小型・高効率・経済的な光増幅器を開発することができます。

　また、今回、19コアファイバにおいて課題とされていたコア間干渉雑音を抑圧するために、コアの配置を改良しました。今後、飛躍的に増大する通信トラフィックに対応するため、マルチコアファイバを用いた長距離伝送システムの実用化が加速していくものと期待されます。

【今後の展望】

　NICTでは、マルチコアファイバ長距離伝送の早期の実用化を目指し、通信事業者やメーカーとの取組を一層推進するとともに、光増幅器の更なる低雑音・高出力化などの性能向上を図りながら、19コア以下の実用的なマルチコアファイバに対しての適用を進めていきます。

　なお、本研究成果については、「欧州光通信国際会議（ECOC2013）」（9月22日（日）～26日（木）、英国・ロンドンにて開催）に採択され、9月26日（木）に発表します。