情報通信研究機構、世界最速・最高密度の光ファイバー通信を実現する「高速光変調器技術」の開発に成功
世界最高速度・最高密度の光ファイバ通信を実現する高速光変調器技術の開発に成功
＜背景＞
ネットワーク上のトラフィック量は急速に増加しており、今後もさらなる増大が見込まれます。こうした状況を踏まえ、現在、１００ＧｂＥの検討がなされています。これを実現するには多重化される１チャネルあたりの容量拡大が必要で、それには光変調デバイスの高速化と多値化（１度に２ビット以上の情報を送る）が不可欠です。さらに、波長多重化の拡大や、コストの低減化も重要なファクターとなります。
一方、光ファイバ伝送に適した波長帯域は限られており、商用の光通信システムでは一般にＣバンドとよばれる帯域が利用されています。２００１年には、Ｃバンド以外の帯域も同時に利用することで１０．９Ｔｂ／ｓの伝送容量の報告がありましたが、特殊な光アンプが必要等の問題があり、これ以降、容量拡大の報告はありませんでした。
＜今回の成果＞
ＮＩＣＴは、これまでに光周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）＊４変調器の開発に成功し、企業への技術移転を図り、すでに製品化に結びつけるなど高い技術開発力を有しています。こうしたＦＳＫ変調器は光の「周波数」のみならず「強度」、「位相」の各要素を高速かつ正確に制御する能力を持っています。特に差動４相位相変調方式（ＤＱＰＳＫ）は、周波数利用効率が高く、将来の変調方式として期待されていました。
今回は、電極構成、駆動方法を工夫することにより、１００Ｇｂ／ｓをこえる超高速ＤＱＰＳＫ信号発生を実現する高速動作可能な変調器を開発しました。本変調器を用いてベル研により実施された伝送実験では、光ファイバ伝送容量のＣバンドにおけるデータ伝送世界記録（１２．３Ｔｂ／ｓ）、周波数利用効率の世界記録（３．２ｂ／ｓ／Ｈｚ）、そして１００Ｇｂ／ｓ以上の伝送速度での長距離伝送記録（２，０００ｋｍ）が、それぞれ達成されました。これらの世界最高レベルの数値データ等から、世界をリードするＮＩＣＴの光変調に関する技術力の高さが実証されました。
尚、伝送実験結果をＥＣＯＣ ２００６において２件のポストデッドライン論文として発表いたしました。
＜今後の予定＞
今後のネットワーク利用を支える実用技術として、社会に貢献することを目指し、さらなる変調技術の高速化、多重化技術との融合、長期の安定した稼動を実現するための集積デバイス技術・制御技術の開発を進めてまいります。今回の実験はＣバンドのみで行いましたが、新たな帯域利用との併用にも挑戦し、さらに数倍の伝送容量の拡大に取り組みます。
報道資料
独立行政法人情報通信研究機構（以下ＮＩＣＴ。理事長：長尾 真）は、米国ルーセントテクノロジー社ベル研究所（以下ベル研。）と共同で、超高速高密度光ファイバ伝送に向けた差動４相位相変調方式＊１による高速光信号発生技術の開発に成功しました。この変調技術＊２を用い、ベル研において、１００ＧｂＥ（１００Ｇｂ／ｓに対応したイーサネット規格）＊３への対応が可能な実用帯域であるＣバンドでの世界最高速度・最高密度の光ファイバ伝送を達成しました。
＜研究内容に関する問合せ先＞
情報通信研究機構
新世代ネットワーク研究センター
Ｔｅｌ：０４２－３２７－７４９０ Ｆａｘ：０４２－３２７－７９３８
Ｅ－ｍａｉｌ： kawanish@nict.go.jp
【用語解説】
＊１ 差動４相位相変調方式（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：ＤＱＰＳＫ）
ＰＳＫの一種で隣り合うタイミングの光信号間の位相を４通りに変化させることで一度に２ビットの信号を安定に伝送できる。
＊２ 変調技術
光通信では光の３つの要素：振幅（明るさ）、位相（タイミング）、周波数（色、波長とも同義）のいずれかを変化させることで信号を表現するが、その変化をさせる方法のこと。
＊３ １００ＧｂＥ（１００Ｇｂ／ｓに対応したイーサネット規格）
次世代のネットワーク規格として期待されている１００Ｇｂ／ｓに対応したイーサネット規格。動画像配信などの伝送容量を必要とするアプリケーションの普及に伴う通信トラフィック増大に対応するために、イーサネット規格の革新が進み、現在、１００ＧｂＥの検討がなされている。
＊４ 周波数シフトキーイング（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ ： ＦＳＫ）
周波数を切り替えることで情報を伝送する方式。ＮＩＣＴで独自に開発した光ＦＳＫ変調器を用いると高速の信号伝送が可能。光パケットシステムでのラベル信号発生に利用可能。高速大容量伝送にも適している。
http://www2.nict.go.jp/pub/whatsnew/press/040302/040302.html
位相シフトキーイング（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ ： ＰＳＫ）
位相を切り替えることで情報を伝送する方式。超長距離伝送に適しているとされる。ＦＳＫ変調と同じくラベル信号発生にも利用可能であるが、信号検出に光の波動性を利用した方法が必要で、レーザの安定性が要求される。
補足資料１（＊添付資料参照）