38コア・3モードファイバーで毎秒10Pビット伝送：周波数利用効率も最高記録を達成

情報通信研究機構（NICT）ネットワークシステム研究所と住友電気工業、オプトクエストは、38コア・3モードファイバーを用いて毎秒10.66P（ペタ）ビットの伝送実験に成功した。周波数利用効率は1158.7ビット/秒/Hzを達成している。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

光ファイバーの配線数を大幅削減可能に

　情報通信研究機構（NICT）ネットワークシステム研究所と住友電気工業、オプトクエストは2020年1月、38コア・3モードファイバーを用いて10.66P（ペタ）ビット/秒の伝送実験に成功したと発表した、周波数利用効率は1158.7ビット/秒/Hzを達成している。開発した技術を用いると、既存の光ファイバー100本分以上の容量を、1本の光ファイバーで伝送できるという。

　今回の研究では、住友電気工業が38コア・3モードファイバーを、オプトクエストがマルチモードビーム用コア多重器をそれぞれ開発。これらを用いてNICTが大容量伝送システムを構築した。これにより、容量と周波数利用効率の両方で、これまでの世界記録（容量は10.16Pビット/秒、周波数利用効率は1099.9ビット/秒/Hz）を超えたという。

これまで研究開発してきた主な成果と今回の成果 出典：NICT

　マルチモード伝送を行う場合、受信機側で行うデジタル信号処理の負荷を軽減するために、モード間の伝送遅延差を小さくする必要があるという。今回は遅延差が0.6〜3ナノ秒と極めて小さいマルチコアファイバーを製作し、伝送システムの実験に用いた。

　この結果、モード間伝搬遅延による信号処理の負荷を抑えることができ、シンプルな伝送システムを構築することができた。しかも、ほとんどのコアでモード依存の損失は、ファイバー結合器を含めて5〜8.5dBを達成するなど、高い均一性を実現した。

　さらに実験では、256QAMと64QAMの2種類の変調方式を用いて、コアごとに異なる伝送特性を比較した。この結果を基に、より多くの伝送容量が得られる変調方式をコアごとに選択。コアごとで279〜298T（テラ）ビット/秒という大容量の伝送を実現した。

　今回の実験では、合計368波長の波長多重されたレーザ光に、64QAMあるいは256QAMの変調を加え、38コア・3モードの各空間チャンネルに入射した。

伝送システムの実験で行った光信号の多重化イメージ 出典：NICT

　具体的には、多波長を一括生成する光コム光源の出力を変調器に導入して、64QAMあるいは256QAMの変調信号を生成し、分岐および遅延線を用いて114（38×3）本のコピーを作成した。3本の分岐を1組にして、基本モード（LP01）と高次モード（LP11aとLP11b）の、3つの横モードを1本に多重化し、多モード光の38本分をコア多重器で38コアファイバーに結合した。

実験システムの概要 出典：NICT

　伝送された光信号は、コア分離器で38本に分けられ各コアの信号光をモード分離器と光受信機で検波し、測定を行った。この結果、有効な伝送ビットレートとして、合計10.66Pビット/秒の伝送容量が得られたという。

38コア全ての伝送結果 （クリックで拡大） 出典：NICT