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テラビット級WDM長距離光伝送システムの研究開発実用化

分布ラマン増幅の原理と構成

図1 分布ラマン増幅の原理と構成

80波の波長多重光スペクトラム

図2 80波の波長多重光スペクトラム

 本格的なブロードバンド時代を迎え、けた違いに大きな情報量を効率良く、高品質で、低遅延に送る伝送方式が求められている。本方式は、新しい光分布増幅技術など光増幅技術を開発し、世界標準となったOTN技術をベースに、10Gチャネルの高密度波長多重技術によりテラビット級の容量を達成している。既存システムと同一の中継間隔を保つことで、既存設備をそのまま活用しながら、一本のファイバでテラビット級の容量を送ることを可能にした優れた光伝送方式である。また、台頭著しいLAN系サービスにも適したOTN技術を採用しており、ブロードバンド時代の中核的な基幹系伝送システムとして広く導入が進んでいる。

 萩本和男氏は、当初から研究開発をリードした10Gbit/sのエルビウム添加光ファイバ増幅(EDFA)中継技術に加え、伝送ファイバを増幅器に活用する分布型増幅器であるラマン増幅技術を組み合わせることで、ファイバ中の非線形効果を抑制する一方で、テラビット級の増幅帯域と低雑音特性を同時に実現することを可能にし、既存中継設備と整合するテラビット級の高密度波長多重(Dense WDM)伝送システムの設計法を確立した。EDFA中継器は、萩本和男氏、織田一弘氏、平子正典氏らの尽力により、今や世界中の光通信システムにおける必須の光装置となっている。

 織田一弘氏は、波長多重技術にいち早く着目し、合分波器設計から4光波混合など干渉劣化要因を解析・対処することで、10Gチャネルの波長多重技術を実用技術として確立した。特に、平面光波回路(PLC)などデバイス技術もリードし、装置化をけん引してきたことが、今回の高密度化の成功をもたらした。また、既存のSTM系サービスから近年増大が顕著なLAN系サービス(特にイーサネット)まで、フレキシブルに取り込んで、高品質に光ネットワークの中を伝達するトランスポート技術を、ITU-Tに積極的に提案し、標準化を進めた。その方式は、Optical Transport Network(OTN)方式と呼ばれ、誤り訂正機能を盛り込んだ国際標準方式として承認された。更に、これらの技術を活用した80波×10Gbit/s(全容量:0.8Tbit)の500km光増幅中継システムの研究開発及び実用導入を行い、10Gbit/sをベースにしたテラビット領域の実用技術を完成させた。

 平子正典氏は、ブロードバンド時代のトラヒック増大とイーサ系サービスの拡大を予測し、これらの状況に適合可能な光伝送方式の開発をリードしてきた。その観点から、ネットワーク事情を踏まえた本方式の主要諸元を定め、実運用と整合性の高い方式に導いた。特に、種々なネットワークインタフェースを収容すると同時に長延化を可能にするOTN技術に注目し、これらの特徴を用いてネットワークの高信頼性を確保するオペレーション系を開発した。また、ラマン増幅を世界で初めて実用に供するにあたり、未知であった運用上の諸課題を克服すべく、実環境条件を十分に考慮した保守体制の整備を図り、安定な運用実績を示すことに成功した功績は、世界の認めるところである。

 以上のように、光ネットワーク時代の先べんを切った本方式は、日本を縦貫する基幹ルートに導入され、ブロードバンド時代の社会インフラの一つとして、真に世界の注目するところである。

この技術に対して、電子情報通信学会は、2006年、萩本和男氏、織田一弘氏、平子正典氏に業績賞を贈った。


文献

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[2] H. Masuda, M. Tomizawa, Y. Miyamoto, and K. Hagimoto、High-performance distributed Raman amplification Systems with limited pump power、2006年、IEICE Vol.E89-B, No.3
[3] 織田一弘、光増幅を用いたハイパワー伝送システムにおける課題、2007年、信学会ソサイエティ大会,BCS-1-1
[4] H. Terui, Y. Akahori, K. Shutoh, H. Takahashi, Y. Tamura, Y. Yamada and K. Kato、Novel Micro-Mirror Fabrication Technique for Silica-Based PLC and its Application to 24-ch WDM Photo-Receiver with AWG、1998年、LEOS'98, Vol.1, WU1, pp.312-312 (1998).
[5] H. Masuda, H. Kawakami, S. Kuwahara, A. Hirano, K. Sato and Y. Miyamoto、1.28 Tbit/s (32x43 Gbit/s) field trial over 528km (6x88 km) DSF using L-band remotely-pumped EDF/distributed Raman hybrid inline amplifiers、2003年、Electron. Lett., Vol.39, No.23, pp.1668-1670 (2003).
[6] 織田一弘, 戸出武男, 片岡智由, 佐野明秀,須藤篤史, 小池良典, 久保勉, 松岡伸治、ラマン増幅を用いた商用大容量L バンドDWDMシステム、2005年、信学会ソサイエティ大会,B-10-44
[7] M. Jinno, T. Sakamoto, J. Kani, S. Aisawa, K. Oda, M. Fukui, H. Ono and K. Oguchi、First demonstration of 1580nm wavelength band WDM transmission for doubling usable bandwidth and suppressing FWM in DSF、1997年、Electron. Lett., Vol.33, No.10, pp.882-883 (1997).

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キーワード

テラビット、WDM長距離光伝送システム、OTN、ラマン増幅、光通信システム、光伝送、非線形問題
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