NICTら,38コア・3モードで10.66Pb/s伝送

情報通信研究機構(NICT),住友電気工業,オプトクエストの研究グループは,38コア・3モードファイバーを用い10.66Pb/s伝送実験に成功し,周波数利用効率1158.7b/s/Hzを達成した(ニュースリリース)。

2017年に19コア・6モードファイバーを用い10.16Pb/s(周波数利用効率:1099.9b/s/Hz)の世界記録が報告されている。更なる超大容量を実現するためには,光ファイバーのコアを増やし,各コアに異なるモードの光信号を伝送するマルチコア・マルチモードファイバーが必要となる。

しかし,コア数を増やすと光ファイバーが曲げや引っ張りに弱くなり,モード数を増やすと受信側の処理負荷が高くなるなど,それぞれの技術的課題があり,コア数とモード数の最適化が研究されている。

今回,住友電工が開発した38コア・3モードファイバーと,オプトクエストが開発したマルチモードビーム用コア多重器を用いて,NICTが大容量伝送システムを構築し,世界記録となる10.66Pb/s,13km伝送に成功した。また,周波数利用効率においても世界記録となる1158.7b/s/Hzを達成した。

マルチモード伝送の場合,受信機側でモードを分離するデジタル信号処理が必要となる。モード間の伝搬遅延の差が大きいとデジタル信号処理の負荷が高くなるため,伝搬遅延差を小さくすることが重要となる。この実験では,モード間伝搬遅延差を抑えるためにコア内の屈折率の変化を微調整したマルチコアファイバーを製作し,0.6~3nsの遅延差を実現した。

これにより,モード数に依存するデジタル信号処理が少なく,消費電力を抑えシンプルな伝送システム構築が可能となる。また,一部を除くほとんどのコアでモードに依存した損失がファイバー結合器を含め5~8.5dBという高い均一性を得ることができた。

一方,マルチコアファイバーは,コアによって伝送特性が異なる。そこで,伝送効率の高い2種類の変調方式(256QAM,64QAM)の伝送信号の比較を行ない,コアごとに,より多くの伝送容量を得られる変調方式を選択した。その結果,コアごとに279~298Tb/sの大容量伝送が可能となった。

この実験システムを利用すると,1本の光ファイバーで既存の光ファイバーの100本分以上の容量を伝送することが可能となり,データセンター等における短距離大容量伝送システムの光ファイバー配線を大幅に減らすことが期待できるという。

研究グループは早期の実用化システム実現に向けての取組と併せて,マルチコア・マルチモードファイバーを用いた通信システムのポテンシャルを更に追求した究極の性能実現に向けて,先鋭的・革新的技術の研究開発を推進していくとしている。

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