NTTと北大、マルチコア・マルチモード光ファイバの新たな構造設計を考案・実証

日本電信電話株式会社（以下、NTT）と国立大学法人北海道大学（以下、北大）は、1本の通信用光ファイバで10倍以上の大容量化を実現する、新たな構造設計を考案・実証したと発表した。

NTTは、大容量光伝送基盤を実現する要素技術の1つである「マルチコア光ファイバ（MCF）」の研究を進めている。これまでは、現在の光ファイバと同じ細さの中に、4つのデータ通路（以下、コア）を入れた「4コアMCF」を開発してきた。

NTTが掲げている、ネットワークを光化する「IOWN構想」を実現するには、現在の125倍のデータを送るために、10以上のコアを持つ新しい技術が必要とされている。

こうした中、一つのコアの中で複数の種類の光（モード）が伝搬する「マルチモード光ファイバ（MMF）」や、隣り合うコア同士が光をやりとりする「結合型MCF」が注目されている。

これらの光ファイバでは、光信号間の伝搬遅延差が大きいと伝送特性が劣化するが、結合型MCFはMMFに比べ伝搬遅延差を低減しやすいことが知られている。

このため、MMFと結合型MCFを融合させることができれば、光ファイバの細さを維持したまま、10以上あるいは数10以上の光の多重度が実現できると期待されている。

しかしこれまでは、1つのコアで複数のモードが伝搬する場合、隣接コア間でモードの異なる光信号同士を結合させることができなかった。

そこで今回の研究では、光ファイバの中でデータをやり取りする仕組みを改良した。

今までは、隣り合った2つのコアだけでデータを結びつける設計であったが、新しい方法では、3つの通路を一緒に結びつける設計技術を考案した。

これにより、結合特性の制御に必要な「曲がり条件」が緩和され、コア間・光信号間の完全結合が実現できるようになった。

この技術を活用した実証では、1つのコアで3種類の光を送れる仕組みを持つ7個のコアを、六方最密構造で並べた「3モード7コア光ファイバ」を試作した。そして、このファイバで光をどれだけ効率よく結びつけられるかを検証した。

その結果、全てのコアと光信号が完全に結びつくことを証明した。今回の検証例では、7コア×3モード、つまり合計21種類の光信号を結びつけられることが確認された。

なお、この成果は、2024年9月にフランクフルトで開催された光通信技術に関する国際会議「50th European Conference on Optical Communications（ECOC）」にて、トップスコア論文として採択され、発表したとのことだ。

IoTNEWS編集部

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