世界初、マルチコア・マルチモード光ファイバの新たな構造設計を考案・実証 ～10以上の空間多重を10未満のコア数で実現しマルチモード間の伝搬遅延差も低減～

発表のポイント：

本研究では、マルチコア構造を用い隣接する3つのコア間の光結合を利用することで、異なる光の種類（モード）の光信号同士の結合を実現することに世界で初めて成功しました。
本成果により、光ファイバの細さを一定に保ったまま、より少ないコア数で10以上の空間多重と結合状態を両立することが可能であり、IOWN APNがめざす伝送容量125倍の実現に向け、既存光ファイバの10倍超の大容量化を可能とするマルチコア光ファイバ（MCF）設計に新たな選択肢が加わりました。

　日本電信電話株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：島田　明、以下「NTT」）と国立大学法人北海道大学（北海道札幌市、総長：寳金　清博、以下「北大」）は、1本の通信用光ファイバで10倍以上の大容量化を実現する新たな構造設計を世界で初めて考案・実証し、2024年9月にフランクフルトで開催された光通信技術に関する世界最大の国際会議（50th European Conference on Optical Communications (ECOC)）でトップスコア論文として採択され発表しました。
　本研究成果は、IOWN*1がめざす現在比125倍の大容量化を実現する要素技術の1つとしてさらなる発展が期待されます。

1．研究背景
　NTTはIOWNの大容量光伝送基盤を実現する要素技術の1つであるマルチコア光ファイバ(MCF)の研究開発を進めており、これまでに現在の光ファイバと同じ細さのガラスの中に、4個の光の通り道を多重した4コアMCF*2の研究開発を推進してきました。さらにIOWNでは将来的に現在の伝送容量の125倍を実現することを目的としており、光伝送路のさらなる大容量化では光の多重度（4コアMCFの場合は4）を10以上に拡張する新たな実現技術の探索が求められています。10以上の多重度を実現する1つの選択肢として、1つのコア内に複数の種類の光（モード）が伝搬するマルチモード光ファイバ（MMF）や、コア間の距離を小さくし、コア間で光信号が結合するように設計された結合型MCFが研究・報告されています*3。これらの光ファイバでは、光信号間の伝搬遅延差が大きいと伝送特性が劣化しますが、結合型MCFはMMFに比べ伝搬遅延差を低減しやすいことが知られています。このため、MMFと結合型MCFを融合させることができれば、光ファイバの細さを維持したまま、10以上あるいは数10以上の光の多重度が実現できると期待されます。しかしこれまでは、1つのコアで複数のモードが伝搬する場合、隣接コア間でモードの異なる光信号同士を結合させることができませんでした。
　本研究ではコア間・モード間の完全光結合を実現する新たな構造設計を世界で初めて考案・実証しました。