世界初、4コア光ファイバで毎秒1ペタビット伝送に成功
広帯域波長多重技術により伝送容量を大幅に拡大
NICT（エヌアイシーティー）は、研究開発用の標準外径（0.125 mm）4コア光ファイバにおいて広帯域波長多重技術を駆使し、世界で初めて同ファイバでの毎秒1ペタビットを超える大容量伝送実験に成功しました。今回の実験では、一般的に商用化されていない波長帯域（S帯）をほぼ完全に活用し、商用の帯域（C帯、L帯）と合わせて20テラHzの周波数帯域で801波長を使用し、大容量を実現しました。
【ポイント】
■ 世界で初めて、標準外径の4コア光ファイバで毎秒1ペタビットを超える大容量伝送実験に成功
■ 利用する波長帯域を大幅に拡大し、合計801波長による広帯域波長多重技術を実現
■ 既存送受信技術をベースに大容量化、情報通信サービスの進化を支える基幹系通信システム実現に向け前進
国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT（エヌアイシーティー）、理事長: 徳田 英幸）ネットワーク研究所のベンジャミン パットナム主任研究員らのグループは、研究開発用の標準外径（0.125 mm）4コア光ファイバにおいて広帯域波長多重技術を駆使し、世界で初めて同ファイバでの毎秒1ペタビットを超える大容量伝送実験に成功しました。
今回の実験では、一般的に商用化されていない波長帯域（S帯）をほぼ完全に活用し、商用の帯域（C帯、L帯）と合わせて20テラHzの周波数帯域で801波長を使用し、大容量を実現しました。今回、早期実用化が期待できる4コア光ファイバを用い、かつ、複雑な受信処理の使用を避けることで、大規模専用回路の開発に依存することなく大容量化を達成し、Beyond 5G以降の情報通信サービスの進化を支える基幹系通信システムの実現に向けて大きく前進しました。
なお、本実験結果の論文は、レーザー・エレクトロオプティクスに関する国際会議（CLEO2022）にて非常に高い評価を得て、最優秀ホットトピック論文（Postdeadline Paper）として採択され、現地時間2022年5月19日（木）に発表します。
【背景】
増大し続ける通信量に対応するための新型光ファイバ研究が進み、近年は、既存製造設備でケーブル化が可能な標準外径の新型光ファイバが研究開発用に市販されています。NICTは、新型光ファイバにより多様な伝送システムを構築して、多くの世界記録を達成してきました。2020年12月には、信号収容密度が高い15モード光ファイバで毎秒1ペタビットの伝送実験に成功していますが、受信側で複雑なモード分離処理が必要であり、実用化には長期にわたる大規模な専用集積回路の開発が求められます。また、4コア光ファイバでは各コアで従来の光通信システム向けの光送受信技術を利用できますが、2020年3月の4コア光ファイバを用いた実験では、伝送容量が毎秒610テラビットでした。
【今回の成果】
Beyond 5G以降の社会では、臨場感あふれる先端的なコミュニケーション技術が普及し、一般的に活用されるようになります。情報通信サービスの進化に伴い、通信システムが支える通信量も爆発的な増加が予想されます。本成果は、Beyond 5G以降における多くの新サービス普及を支える基幹系通信システムの早期実現に貢献するものです。
【今後の展望】
今後も引き続き、継続的な光通信システムの向上を実現すべく、早期、長期両面で実用可能な標準外径光ファイバの研究開発を推進し、更なる性能向上の可能性を探求していきます。
なお、本実験の結果の論文は、光デバイス関係最大の国際会議の一つであるレーザー・エレクトロオプティクスに関する国際会議（CLEO2022、5月15日（日）〜5月20日（金））で非常に高い評価を得て、最優秀ホットトピック論文（Postdeadline Paper）として採択され、現地時間5月19日（木）に発表します。
＜採択論文＞
国際会議: CLEO2022 最優秀ホットトピック論文（Postdeadline Paper）
論文名: 1 Pb/s Transmission in a 125μm diameter 4-core MCF
著者名: Benjamin J. Puttnam, Ruben S. Luís, Georg Rademacher, Yoshinari Awaji, and Hideaki Furukawa
＜過去のNICTの報道発表＞
・2021年6月21日 「世界記録更新、4コア光ファイバで毎秒319テラビット・3,001 km伝送達成」
https://www.nict.go.jp/press/2021/06/21-1.html
・2020年12月17日 「世界初、マルチモード光ファイバで毎秒1ペタビット伝送成功」
https://www.nict.go.jp/press/2020/12/17-1.html
■ 世界で初めて、標準外径の4コア光ファイバで毎秒1ペタビットを超える大容量伝送実験に成功
■ 利用する波長帯域を大幅に拡大し、合計801波長による広帯域波長多重技術を実現
■ 既存送受信技術をベースに大容量化、情報通信サービスの進化を支える基幹系通信システム実現に向け前進
国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT（エヌアイシーティー）、理事長: 徳田 英幸）ネットワーク研究所のベンジャミン パットナム主任研究員らのグループは、研究開発用の標準外径（0.125 mm）4コア光ファイバにおいて広帯域波長多重技術を駆使し、世界で初めて同ファイバでの毎秒1ペタビットを超える大容量伝送実験に成功しました。
今回の実験では、一般的に商用化されていない波長帯域（S帯）をほぼ完全に活用し、商用の帯域（C帯、L帯）と合わせて20テラHzの周波数帯域で801波長を使用し、大容量を実現しました。今回、早期実用化が期待できる4コア光ファイバを用い、かつ、複雑な受信処理の使用を避けることで、大規模専用回路の開発に依存することなく大容量化を達成し、Beyond 5G以降の情報通信サービスの進化を支える基幹系通信システムの実現に向けて大きく前進しました。
なお、本実験結果の論文は、レーザー・エレクトロオプティクスに関する国際会議（CLEO2022）にて非常に高い評価を得て、最優秀ホットトピック論文（Postdeadline Paper）として採択され、現地時間2022年5月19日（木）に発表します。
【背景】
増大し続ける通信量に対応するための新型光ファイバ研究が進み、近年は、既存製造設備でケーブル化が可能な標準外径の新型光ファイバが研究開発用に市販されています。NICTは、新型光ファイバにより多様な伝送システムを構築して、多くの世界記録を達成してきました。2020年12月には、信号収容密度が高い15モード光ファイバで毎秒1ペタビットの伝送実験に成功していますが、受信側で複雑なモード分離処理が必要であり、実用化には長期にわたる大規模な専用集積回路の開発が求められます。また、4コア光ファイバでは各コアで従来の光通信システム向けの光送受信技術を利用できますが、2020年3月の4コア光ファイバを用いた実験では、伝送容量が毎秒610テラビットでした。
【今回の成果】
図1 今回の伝送システム
NICTは、標準外径の4コア光ファイバを用い、波長多重技術と複数の光増幅方式を駆使した伝送システムを構築し、毎秒1.02ペタビット、51.7 km伝送実験に成功しました。これまでもNICTはS帯の一部を使用していましたが、本実験では、S帯用のラマン増幅を広帯域化することで20テラHzの周波数帯域を利用可能とし、計801波長を使用しました。さらに、全周波数帯域で情報密度の高い256QAM変調方式を使用し、毎秒1.02ペタビット伝送を実現しました。
表1 今回の成果と過去のNICTの成果との比較
Beyond 5G以降の社会では、臨場感あふれる先端的なコミュニケーション技術が普及し、一般的に活用されるようになります。情報通信サービスの進化に伴い、通信システムが支える通信量も爆発的な増加が予想されます。本成果は、Beyond 5G以降における多くの新サービス普及を支える基幹系通信システムの早期実現に貢献するものです。
【今後の展望】
今後も引き続き、継続的な光通信システムの向上を実現すべく、早期、長期両面で実用可能な標準外径光ファイバの研究開発を推進し、更なる性能向上の可能性を探求していきます。
なお、本実験の結果の論文は、光デバイス関係最大の国際会議の一つであるレーザー・エレクトロオプティクスに関する国際会議（CLEO2022、5月15日（日）〜5月20日（金））で非常に高い評価を得て、最優秀ホットトピック論文（Postdeadline Paper）として採択され、現地時間5月19日（木）に発表します。
＜採択論文＞
国際会議: CLEO2022 最優秀ホットトピック論文（Postdeadline Paper）
論文名: 1 Pb/s Transmission in a 125μm diameter 4-core MCF
著者名: Benjamin J. Puttnam, Ruben S. Luís, Georg Rademacher, Yoshinari Awaji, and Hideaki Furukawa
＜過去のNICTの報道発表＞
・2021年6月21日 「世界記録更新、4コア光ファイバで毎秒319テラビット・3,001 km伝送達成」
https://www.nict.go.jp/press/2021/06/21-1.html
・2020年12月17日 「世界初、マルチモード光ファイバで毎秒1ペタビット伝送成功」
https://www.nict.go.jp/press/2020/12/17-1.html
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