NTT、1本の光ファイバーで4倍の大容量化を実現するマルチコア光伝送路の要素技術を確立

2024.11.15

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NTTは2024年11月15日、1本の通信用光ファイバーで現在の光ファイバーの4倍の大容量化を可能とする、4コアのマルチコア光ファイバー（MCF）光伝送路の商用導入に不可欠な、オンサイトでの建設・保守・運用技術をラインナップ化したと発表した。

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同社は、現在の光ファイバー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の研究開発を推進している。ただ、実際に4コアMCF光伝送路を商用導入する段階の課題として、オンサイトで利用できる建設・保守・運用技術の確立があった。例えば、MCFは光ファイバー断面内の中心以外の場所にコアが存在するため、MCF同士を接続するためには回転方向の調心を行い、対応する4個のコアの位置を揃えることが必須だ。また、MCF光伝送路の陸上光伝送システムへの導入初期では、既存の1個のコアを有する光ファイバーとの相互接続技術が不可欠となる。

そこでNTTは、4コアMCFの設計や光ケーブルへの実装に加え、オンサイトでの建設・保守・運用を可能とする接続・分岐技術、ならびにそれらを用いたケーブル接続・分岐技術や局内のMCF収容・配線技術をラインナップ化した。

4コア光伝送路の建設・保守・運用に必要な要素技術

4コア光伝送路の中核技術である、現在の光ファイバーと同じ細さのまま4個のコアを多重したMCF技術、ならびに直径約20mmの中に最大8000コア（4コアMCF2000心）までを実装可能とする細径高密度光ケーブル技術に加え、MCFの接続・分岐に関する「側面画像調心技術」「FIFO（Fan-in-Fan-out）デバイス技術」と呼ばれる2つの要素技術を確立した。

側面画像調心技術は、対向する2本の4コアMCFの側面画像を観測・解析することで4つのコアの位置を特定し、自動で対向するコアの位置を回転調心する。同技術を汎用的な光ファイバー融着接続器に組み込むことにより、実験環境や工場だけでなく、オンサイトでMCF同士の恒久接続を実現することができるという。

FIFOデバイス技術では、石英系PLC（Planar Lightwave Circuit）導波路を積層した独自の2層構造を用い、1本の4コアMCFと1個のコアを有する既存光ファイバー4本との合分岐を実現。石英系PLC導波路は既存の光伝送システムにおける光パワー分岐などにも広く利用されており、高信頼で量産性にも優れる特長を有している。

さらに、上述の接続・合分岐技術を活用し、地下管路内および局内における光伝送路の要素技術「MCFケーブル接続・分岐技術（地下クロージャ）」と「局内MCF収容・配線技術（局内接続架）」を確立した。

MCFケーブル接続・分岐技術は、MCFを実装した細径高密度光ケーブル同士、もしくは既存の光ファイバー（SMF: Single Mode Fiber）ケーブルとの、地下設備内における接続・分岐を実現する。4コアMCFは既存光ファイバーと同じ細さのため、MCFケーブルの外径も既存光ファイバケーブルと統一でき、地下クロージャのMCF化においても既存の地下クロージャの基本構造を効率的に流用することができるという。

局内MCF収容・配線技術は、MCFケーブルを局内設備で終端し、FIFOデバイスを介して既存光ファイバーとの相互接続を実現する。また、接続架の収容単位をMCFとしFIFOデバイスをブラックボックス化することで、収容面積を4分の1以下に集積化することもできるとのこと。

同成果は、使用光ファイバー心線数が指数関数的に増大し続けているデータセンター（DC）ネットワーク、さらには実装可能な光ファイバー心線数に空間制限を有する海底光ケーブルへの適用が期待される。DCネットワークでは、数千本の光ファイバーを実装した光ケーブルに対する需要が顕在化しているが、実装光ファイバー数の増大とともに光ケーブルの直径も拡大傾向にあり、例えば、地下管路では敷設可能なケーブル直径の上限に迫りつつある。

また、海底光ケーブルに実装可能な光ファイバーの本数は数十本が限界で、最新の光海底システムでは既に収容可能な光ファイバー心線数の上限に達している。このような領域に4コアMCFを適用することで、陸上システムの心線需要、並びに海底システムの大容量化需要に柔軟に対応することが可能になるという。