NTTら,給電能力を有した高速光通信の実証に成功

日本電信電話(NTT)と北見工業大学は,1本の通信用光ファイバを用いて,高速かつ良好な通信品質を維持したまま10km以上先の無電源地点へ1W以上の電力を供給することに世界で初めて成功した(ニュースリリース)。

通信用と給電用の2種類の光信号を1本の光ファイバで伝搬し,無電源の遠隔地との光通信を実現する技術が検討されている。しかし,従来の技術では光ファイバの入力光強度限界により10km以上離れた場所に,光通信装置の駆動に必要な電力を供給することは不可能だった。

研究グループは,現在一般的に使用されている通信用光ファイバと同じ直径の細さで4個の光の通り道(コア)を有するマルチコアファイバ(MCF)を用い,世界最高の自己給電伝送能力を実現した。

今回使用したMCFは,既存の光ファイバと同じ細さで,かつ各コアが既存光ファイバと同等の伝送特性を有するため,通常の光通信にも既存の伝送装置と組み合わせて使用することができる。

また,各コアが独立して使用できるため,任意のコアを給電用にも通信用にも,あるいはその双方に割り当てることができる。今回光給電量を最大とするため,4コアに波長1550nmの給電用の光源を入力した。

更に,4コアのうちの2コアを用い,各コアに波長1310nmの上りおよび下り信号を割りあてることで双方向の光通信を実現している。また,2コアの組合せを2セット設定することもでき,これにより2つの独立した通信システムを構成することが可能。

光給電能力は伝送距離と供給電力の積で表すことができる。今回MCFの適用で単位断面積当りの供給電力を最大化し,光給電効率の劣化要因となるシステム内の戻り光を抑制することで,MCFを14km伝送後に約1Wの電力を得ることができた。光給電能力は14W・kmで,これは世界トップの性能指数。

さらに,自己給電による伝送速度10Gb/sの双方向光通信も実証した。10Gb/sの伝送速度は,現在,一般ユーザー用にサービス提供している光通信の最高速の伝送速度。

今回は,2コアで上り下りの1システムの構成について検討を行ない,14km伝送後で良好な伝送特性を確認した。伝送速度と伝送距離の積を,自己光給電伝送における伝送性能の指標と考えると,140Gb/s・kmの世界最高の伝送性能を実現することができた。

研究グループは,将来的には平時においても河川・山間部などの非電化エリアや,強電磁界や腐食などによる電化困難エリアなど,あらゆる場所で光通信を提供でき,多様なIoT機器と連携したセンシングネットワークの実現にも貢献できるとしている。

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