フォトニック結晶レーザーを用い、宇宙通信を実現：1億分の1に減衰しても信号を復元

KDDIとKDDI総合研究所、京都大学の研究グループは、フォトニック結晶レーザー（PCSEL）を用い、低軌道衛星と静止軌道衛星間に相当する距離で通信可能なことを実証した。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

通信システムの小型化や電力消費の低減が可能に

　KDDIとKDDI総合研究所、京都大学大学院工学研究科の野田進教授、森田遼平同特定研究員、井上卓也同助教らによる研究グループは2023年10月、フォトニック結晶レーザー（PCSEL）を用い、低軌道衛星と静止軌道衛星間に相当する距離で通信可能なことを実証した。

　KDDIとKDDI総合研究所、京都大学の3者はこれまで、PCSELを用いた自由空間光通信の研究を行ってきた。衛星間通信での活用に向けて、3万6000kmを超える長距離をカバーするための通信技術が必要となるからだ。PCSELは光ファイバー増幅器などを用いなくても、従来と同等の送信パワーが得られるため、通信システムの小型化や電力消費の低減が可能となる。

　今回は、PCSELの周波数変調とコヒーレント受信方式を組み合わせた。これにより、出力光の強度が1億分の1に減衰しても通信が可能なことを実証した。具体的には、送信側のPCSELを「周波数変調器」として動作させた。一方、受信側ではPCSELの狭線幅性を生かし、コヒーレント受信方式を取り入れ、極めて弱い光信号も受信可能な自由空間光通信方式を考案した。

　実験では、0.5GbaudのNRZ電気信号でPCSELを直接駆動し、高い出力の光周波数変調信号を生成した。この光信号を1億分の1に減衰させて、コヒーレント受信後に復調した。この結果、元のNRZ信号に復元できることを確認した。

低軌道衛星−静止軌道衛星間における光通信のイメージ［クリックで拡大］ 出所：KDDI他