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ポリマー光変調器の高効率化に成功し世界最高速の光データ伝送を更新

 
データセンターの大規模化に向けた光送信技術の応用に期待

公開日:2020.08.24

 

研究成果 Physics & Chemistry Materials Technology

 九州大学先導物質化学研究所の横山士吉教授と呂國偉博士らの研究グループは、電気光学ポリマー注1を用いた超高速光変調器注2を開発し、毎秒200ギガビットの世界最高速の光データ伝送に成功しました。同グループは、これまでにも毎秒100ギガビットの高速光変調の検討を進めてきましたが、今回の研究成果では、さらに2倍の高速性を実現することができました。また、日産化学株式会社と共同で実用化に向けた電気光学ポリマーの開発にも取り組み、100℃以上の高温環境下でも安定に動作するデバイス信頼性を確認することもできました。
 近年の情報通信量の急激な増加に対応するため、最先端のデータセンター技術ではハードウェアの高性能・小型化が望まれています。一方、通信に関わる消費電力は大幅に増加する傾向にあり、省エネルギー化も強く求められています。ポリマーを応用した光変調器は、従来の無機・半導体系光変調器に比べて高速性や消費電力などの点で優れており、世界的なデバイス開発競争の中でも期待が集まっています。
 本研究グループは、科学技術振興機構(JST)戦略的国際共同研究プログラム(SICORP)のもと、国際産学連携による高効率ポリマー光変調器の研究開発を進め、連携先のドイツチーム(カールスルーエ工科大学、ブァンガード オートメーション有限会社)とシリコン光技術を融合したシリコン・ポリマーハイブリッド光変調器の開発を進めています。今回の日本チームによる研究成果では、光信号伝送のデータレートが毎秒200ギガビットの世界最高速に到達し、信頼性試験で100℃以上の高温時にもエラー信号が発生しないことも確認され、ポリマー光変調器の高速化と信頼性を大幅に高めることに成功しました。このような超高速光変調器の応用は、データセンターへの応用など光ネットワークの最先端技術の発展につながることが期待できます。
 本研究は、JST SICORP「オプティクス・フォトニクス」(PO谷田貝豊彦)における研究課題「高性能電気光学ポリマーを使った高効率シリコン光デバイス(JPMJSC1807)」の一環として実施されました。
 本成果は、令和2年8月24日(月)(日本時間)にNature Communicationsに掲載されます。

電気光学ポリマーを使った超高速光変調器。
ポリマー光変調器に入力したレーザー光は、高速の電気信号によって変調され、超高速光信号が伝送されます。本成果では、1秒間に200ギガビットPAM-4注3光信号を発生させることに成功しました。

研究者からひとこと

ポリマー光変調器の実用化技術はテラビット級イーサネットの実現に向けて産業界からも注目されています。今回は、ポリマー光変調器による超高速光データ伝送の実証と信頼性の向上にもつながる成果を得ることができました。データセンターへの応用の他、自動運転、IoT、人工知能など多様な情報処理技術に活用可能なポリマー光通信デバイスの研究を進めていきます。

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