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平成12年11月9日 | ||||||||||||
大規模1,000チャネルＡＷＧを開発 ―今後の通信需要の拡大に対応した高度なフォトニックネットワークが可能に― | ||||||||||||
日本電信電話株式会社（以下ＮＴＴ、東京都千代田区 代表取締役社長：宮津純一郎）は、アレイ導波路回折格子型合分波器（ＡＷＧ）において、処理可能な波長数(チャネル)を従来よりも１桁拡大した1,000チャネル規模の大規模ＡＷＧを開発しました。 ＡＷＧは、複数の異なった波長の光を1つに合波したり、その逆に、合波した光から複数の異なった波長の光を取り分けたりする、超高精度のプリズムともいえるフォトニックネットワーク部品です。 今回、ＡＷＧのチャネル数を大幅に増加するために新たに2種類のＡＷＧによるタンデム接続法を開発し、世界で初めて1,000チャネル規模のＡＷＧを実現しています（図１）。 ＡＷＧが合波/分波できる光の波長数が多く(多チャネル化)なれば、サービスの多様化による通信需要の拡大にも対応することが可能となり、将来のフォトニックネットワーク実現に向けても大きな前進がもたらされます。今回の開発で実現した1,000チャネル規模のＡＷＧは、そのような次世代の高度なフォトニックネットワークの実現に大きく前進するためのマイルストーンとして位置づけられるものです。 ＮＴＴでは今後、より大規模なチャネル数に対応可能なＡＷＧを自由に設計・作成する技術の確立に向けて研究開発を続けていきます。 ＜開発の背景＞ 爆発的なインタ−ネットの普及によって情報通信量が飛躍的に増大しています。そのため、光ファイバに波長の異なる複数の光をまとめて伝送するＷＤＭ（波長分割多重）が盛んに導入されています。ＷＤＭ伝送には、多数の波長の光を合波したり分波したりする光合分波器が不可欠です。ＮＴＴでは1991年、この光合分波器として石英系プレ−ナ光波回路（ＰＬＣ）という独自の光集積回路技術を用いたアレイ導波路格子（ＡＷＧ）を世界に先駆けて開発しました。このＰＬＣによるＡＷＧは、基板上のガラスの中に作り込まれる受動部品であるため故障がなく調整も不要、小型でかつ製造コストも抑えられるなどの特長から、光合分波器の方式として主流となっています。しかし、ウェハの寸法やファイバ接続のために要求されるスペ−ス等の問題から、１ウェハ上で実現できるチャネル数は250程度に限られていました。ＷＤＭによる通信容量の増大やサービスの多様化を可能にするため、キーデバイスであるＡＷＧのいっそうの多チャネル化が求められてきました。 ＜技術のポイント＞ 今回のＡＷＧは、広い分波帯域をもつ前段ＡＷＧと狭チャネル間隔の後段ＡＷＧ10台をタンデム接続することによって実現されました。前段ＡＷＧは、チャネル間隔が1THzで10チャネル、後段の各ＡＷＧはチャネル間隔が10GHzで160チャネルを有しています。後段の各ＡＷＧの中心波長は、これと接続される前段チャネルの中心波長に一致していますので、前段ＡＷＧによって10波に分波された光は、さらに後段のＡＷＧで10GHzの間隔で分波されます。この結果、後段の各ＡＷＧが有する160チャネルの中から100チャネルを使用することによって、10GHzチャネル間隔で1,000チャネルを実現することができました（図２）。チャネル数とチャネル間隔を設計し、製造する技術、そして前段と後段のＡＷＧを接続する技術は、ＮＴＴがこれまで培ってきたＰＬＣ技術のノウハウがあって初めて可能となったものです。 また、後段ＡＷＧでは、チャネル間隔が10GHzと小さいので、チャネル間のクロスト−ク(相互間の信号の漏れ)が大きいという問題がありましたが、今回の開発では、独自に開発した位相トリミング（屈折率制御）技術を駆使することによって、後段ＡＷＧのクロスト−クを抑えています。その結果、1,000チャネル中のいずれのチャネルにおいても、隣接クロスト−クおよび他チャネルからの累積クロストークはそれぞれ-25dB以下および−1８dB以下に低減されています。実際の通信においては、累積クロストークは-20dB以下が要求されますが、今後の設計および作製技術の向上によって充分に低減可能です。さらに、後段のＡＷＧとしてチャネル間隔が25GHz〜50GHzのＡＷＧを使用すれば、位相トリミング技術を用いることなく低クロスト−ク化が可能であり、現状の技術で1,000チャネルのＡＷＧを実現可能であることも確認できています。 ＜今後の展開＞ 今回の開発は、２種類のＡＷＧをタンデムに接続することで、低クロスト−クで大規模なＡＷＧを容易に実現できることを明らかにした点に意義があります。ここで使われている技術を適用すれば、後段ＡＷＧを追加することによってＷＤＭ波長数を順次拡大することが可能であり、急速に増大する帯域需要にフレキシブルに対応できるＷＤＭシステムを構築することも可能になります。さらに、今後1ウェハ上に作製できるチャネル数が500程度にまで増大すれば、今回開発したタンデム構成技術によって数千〜10,000チャネルのＡＷＧを実現することも可能となります。このような大規模の波長を自在に扱うことができる技術は、光の波長を活用してさまざまな機能を持たせる将来のフォトニックネットワーク実現に大きな前進をもたらすことが期待できます。
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・図１ 1,000チャネルＡＷＧフィルタの構成 ・図２ 1,000チャネルの分波特性 | ||||||||||||
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 NTT NEWS RELEASE | ||||||||||||