富士通、次世代40Gbps光通信を実現する技術を開発……冷却不要の直接変調レーザー

　富士通と富士通研究所は10日、冷却不要の直接変調レーザーで毎秒40ギガビット（Gbps）の光伝送に成功したことを発表した。

　「直接変調レーザー」は、半導体レーザーの注入電流を変調し、光強度を変調する通信用光源。主に短距離通信用に使われる。今回の技術は、高速動作に適した構造と駆動電流を低減して高温動作を可能とする構造を組み合わせることで、従来の40Gbpsの伝送光源において消費電力の半分以上を占めていた温度調節素子を不要にしたのが特徴で、次世代高速光通信の低消費電力化に寄与するとみられる。

　大量の情報を光に乗せて高速に伝送する光通信では、電気信号を光信号に変換するために、光強度を変調できる光源が必要となり、変調には、半導体レーザーへの注入電流を変調する「直接変調」方式と、半導体レーザーの外部に光変調器を用意して変調を行う「外部変調」方式の大きく2種類がある。主に低速・短距離用では直接変調方式、高速・長距離用では外部変調方式がそれぞれ用いられている。

　現在、伝送速度10Gbpsまでは、温度調節素子を必要としない、冷却不要の小型・低消費電力の直接変調レーザーが実用化されている一方、10Gbpsを超える高速伝送では、10km程度までのごく短い距離用でも外部変調方式が用いられていた。今回富士通では、冷却不要で40Gbps動作する波長1.3マイクロメートル帯の直接変調レーザーを開発したもの。半導体レーザーのレーザー光を生み出す活性層に、高速動作に有利なアルミニウム・ガリウム・インジウム・砒素（AlGaInAs）系の多重量子井戸活性層を用い、光の導波路構造として高速化に適した低容量の高抵抗埋め込み構造を採用した。また活性層の長さを100マイクロメートルと短くし、その前後に反射鏡を集積した共振器構造を新たに開発しました。これにより、25度から70度までの動作温度で、40Gbps信号光のシングルモード光ファイバー5km伝送に世界で初めて成功した。