国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）ネットワーク研究所の研究チームは、標準径光ファイバーで1.53ペタビット/秒という世界新記録の帯域幅を達成しました。これは、世界中のインターネットトラフィック全体がこの光ファイバーに収まることを意味します。
2週間前にも同様のブレークスルーが報告されました。単一のレーザーと単一の光チップで1.84 Pbit/sの帯域幅が達成されました。これはICTの達成値よりも高い値ですが、まだ実験段階であるという問題があります。フォトニックチップは現在設計段階にあるため、このICT研究はより早期に実現される可能性があります。
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多重化技術：1.53 Pbit/sの記録的な帯域幅を実現
研究者たちは、情報を55の異なる光周波数に符号化（多重化と呼ばれる技術）することで、約1.53 Pbit/sの帯域幅を実現しました。これは、世界中のインターネットトラフィック（推定1 Pbit/s未満）を1本の光ファイバーケーブルで伝送するのに十分な帯域幅であり、平均的な人が利用できるギガビット接続（最高でも）の100万倍の効率です。
この技術は、スペクトル全体にわたる異なる光周波数を利用することで機能します。スペクトル内の各「色」（可視光線と不可視光線）は独自の周波数を持っているため、他の周波数とは異なり、それぞれ独立した情報ストリームを伝送できます。研究者たちは332ビット/秒/Hz（1ヘルツあたりのビット数）というスペクトル効率を達成しました。これは、2019年に達成したこれまでの最高記録である105ビット/秒/Hzの3倍に相当します。
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実験設定：184の異なる波長でのCバンド情報伝送
研究者らは、Cバンド情報を184の異なる波長で伝送することに成功しました。これらの独立した重複しない周波数は、光ファイバーケーブル内で同時に情報を伝送するために使用されます。光は、光ファイバーケーブルを通過する前に、55の個別のデータストリーム（パターン）を伝送するように変調されます。変調後は（現在敷設されているほとんどの光ファイバーケーブルと同様に）、すべてのデータを伝送するためにガラスコアが必要です。データ（184の波長と55のモードにまたがる）が送信されると、受信機は異なる波長とモードをデコードしてデータを収集します。実験では、送信機と受信機の距離は25.9 kmに固定されました。
① 光コム源：光コム源で184個のキャリアを生成します。 ② 信号変調：キャリアは16QAM信号と多重偏波で変調されます。 ③ 並列信号生成：各モードの信号が分割され、パス遅延が適用されて独立したデータストリームがシミュレートされます。 ④ モード多重化器：各信号は異なる空間モードに変換され、55モードファイバに送られます。 ⑤ 55モードファイバ：信号は25.9キロメートルの長さの55モードファイバで伝搬します。 ⑥ モード分離器：受信機では、信号は各空間モードに分離され、基本モードに変換されます。 ⑦ 高速並列受信機：モード分離信号はフィルタによって波長分離され、並列コヒーレント受信機によって電気信号に変換されます。 8
実験結果によると、C バンドの長波長端 (1565 nm 付近) ではデータ レートがわずかに低下しますが、他の波長領域では安定したほぼ均一なデータ レートが得られ、エラー訂正後には合計 1.53 Pbit/s に達します。
投稿日時: 2022年11月18日
