2008年3月6日
株式会社富士通研究所
ハインリッヒ・ヘルツ研究所
超高速光スイッチによる光雑音の低減に成功
〜毎秒107ギガビットの光信号処理で実証〜
株式会社富士通研究所(注1)（以下、富士通研究所）とドイツのハインリッヒ・ヘルツ研究所(注2)（以下、HHI）は、非線形光ファイバー(注3)を用いた超高速光スイッチにより、光伝送の際に光信号の品質劣化の原因となる光雑音(注4)を低減する技術を開発しました。この技術を用いて、毎秒107ギガビット（以下、Gbps）での超高速位相変調(注5)信号光の光雑音を低減できることを実証し、320kmの伝送実験において、伝送前のデータ特性をほぼそのまま再現する高品質な受信に成功しました。
なお、今回の技術の詳細は、米国サンディエゴで開催された「OFC/NFOEC 2008」（The Optical Fiber Communication Conference and Exposition（OFC） and the National Fiber Optic Engineers Conference（NFOEC）2008）において発表しました。
背景
インターネットの急速なブロードバンド化に伴い、急激に増大するデータ伝送量に対応するために、光ネットワークのさらなる高速・大容量化が求められています。その一方で、光信号は高速・大容量になるほど、光増幅器から発生する光雑音の影響を受けやすく、伝送距離が厳しく制限されます。このため、光雑音の影響を低減するための研究開発が必要です。
課題
光雑音を低減するために、従来は、光増幅技術により光信号のパワーを増やすことに加え、光信号を電気信号に変換してから光雑音の影響を取り除き、再び光信号に変換する方法により対処してきました。しかし、この方法で長距離の伝送を行う場合、光信号の増幅や電気信号への変換などに多くのエネルギーが必要となります。このため、より省電力で効率的なネットワークを実現する新しい技術が必要とされてきました。
技術の概要
今回開発した技術は、富士通研究所とHHIが開発した、ピコ秒(注6)以下での光信号処理が可能な超高速光スイッチの技術を応用したものです。光信号に与えられる光パラメトリック増幅効果(注7)の増幅率を、光のパワーが低い場合には大きく、パワーが高い場合には小さくなるように制御することにより、光信号を電気信号に変換することなく、光雑音の発生を低減します。
効果
この技術を用いた超高速光スイッチを伝送路の中間に設置することによって、107Gbpsの差動位相変調(注8)信号光で320kmのデータ伝送後にも、伝送前のデータ特性をほぼそのまま再現する高品質な光伝送実験に成功しました。これにより、本光スイッチを用いない場合と比較し、伝送距離を約2倍に拡張することが可能であることを確認しました。
さらに、本技術は、高非線形光ファイバーの最適設計により、従来の光伝送で用いられている波長帯はもとより、より広い波長帯をカバーし、多様な光変調方式の光信号に適用が可能です。
今後
本技術は、信号光の劣化した品質を改善する光信号再生技術につながる、次世代の光ネットワークの重要な要素技術のひとつと位置づけられます。
今後は、さらなる高性能化など、実用化に向けて、研究を推進していきます。
以上
注釈
注1 株式会社富士通研究所：
代表取締役社長 村野和雄、本社 神奈川県川崎市。
注2 ハインリッヒ・ヘルツ研究所：
Frounuhofer Institute for Telecommunications, Heinrich-Hertz Institute。所長 Hans-Joachim Grallert、所在地 ドイツ・ベルリン。
注3 非線形光ファイバー：
強い光が入ることによって生じる屈折率変化（非線形光学効果）を強めるための特殊構造をもつ単一モード光ファイバー。通常の光ファイバーに比べて非線形光学効果を10倍以上の効率で発生できる。現在、さらに10倍〜100倍以上の向上を目指し、研究開発が世界的に活発に行われている。
注4 光雑音：
光増幅器を用いて増幅する際に発生する雑音。
注5 位相変調：
搬送波(信号を載せる波)の位相の変化で、情報を伝達する変調方式。
注6 ピコ秒：
1兆分の1秒。
注7 光パラメトリック増幅効果：
光ファイバーに、強い励起光とともに信号光を入力すると、信号光は励起光からエネルギーをもらって増幅するとともに、アイドラー光と呼ばれる新しい光を発生する非線形光学効果。
注8 差動位相変調：
位相変調のうち、時間的に隣り合う搬送波の位相差に応じて、情報を伝達する方式。
関連リンク
・株式会社富士通研究所
・ハインリッヒ・ヘルツ研究所
本件に関するお問い合わせ
株式会社富士通研究所
桑原フェロー室
電話 ： 044-754-2628 （直通）
E-mail： contact-kf@ml.labs.fujitsu.com
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