【ポイント】

■　特性が異なる二つの波長帯の光信号を19コア一括処理する光増幅器を開発

■　高密度345波長、毎秒715テラビット信号を増幅、周回伝送2,000km超の長距離達成

■　大容量と長距離伝送を両立、ネットワークの消費電力低減、コストや設置スペースの削減に期待

　国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT、理事長: 徳田 英幸）ネットワークシステム研究所と古河電気工業株式会社（古河、代表取締役社長: 小林 敬一）は、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ました。

　これまでのマルチコア伝送の研究では、距離が数10kmで中継増幅なしの大容量伝送、又は、中継増幅を行い1,000km超の長距離であるが伝送容量が比較的小さい試みのみでした。

　今回、特性が異なる二つの通信波長帯（C帯及びL帯）全域345波長にわたって、16QAM信号（総容量毎秒715テラビット）を19コア一括で中継増幅し、周回伝送系による総延長2,009km伝送に成功しました。本成果により、大容量と長距離が要求されるネットワークでも、一括光増幅器を用いたマルチコア伝送システムが実現可能であることを実証しました。さらに、一括光増幅器を利用することで、ネットワークの消費電力低減、コストや設置スペースの削減が期待できます。

　なお、本論文は、第42回光ファイバ通信国際会議（OFC2019）にて非常に高い評価を得て、最優秀ホットトピック論文（Post Deadline Paper）として採択されました。

【背景】

　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世界中で盛んに行われています。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比較的小さい試みでした。大容量を実現するためには、コア数と波長数を増やすことが有効です。波長数を増やすためには、波長間隔を狭くし密度を上げ、加えて特性が異なるC帯及びL帯を使用するため、多くのコアの光信号の一括増幅は難しく、実現していませんでした。また、マルチコア一括光増幅器は、光増幅器の数を削減し、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、コア数が多いマルチコアファイバに対応し、複数波長帯の光信号を一括増幅する光増幅器が待たれていました。

【今回の成果】

　今回、古河が開発した19コアC+L帯光増幅器を用いて、NICTが19マルチコア伝送ファイバと共に周回伝送システムを構築し、毎秒715テラビットの大容量光信号の2,009km伝送に成功しました（図1参照）。これは、伝送能力の一般的な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×kmとなり、世界記録となります。

　本伝送システムは、以下の要素技術から構成されます。

　・19コアC+L帯一括光増幅器

　・19コア伝送ファイバ

　・345波長一括光コム光源

　・1パルス4ビット相当の16QAM多値変調技術

図1 伝送実験システム（一部）の写真

　本光増幅器は、C帯とL帯の光信号それぞれ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することにより、C帯とL帯の増幅を同時に行えるようにしたものです。19コアという多数のコアを収容して高効率に増幅特性を得るため、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コアを一括して励起し、増幅動作をさせる点に特色があります。

　なお、本実験の結果は、米国サンディエゴで開催された光ファイバ通信関係最大の国際会議の一つである第42回光ファイバ通信国際会議（OFC2019、3月3日（日）～7日（木））で非常に高い評価を得て、最優秀ホットトピック論文（Post Deadline Paper）として採択され、現地時間3月7日（木）に発表しました。

【今後の展望】

　ビッグデータや5Gサービスなど、今後ますます増加していくトラヒックをスムーズに収容可能な次世代の光通信インフラ基盤技術の確立に向けて、実用化加速の要となる革新的技術の研究開発や、産学官連携による国際標準化への取組を強化していきます。