マイクロソフトの支援を受けたルメニシティ（サウサンプトン大学オプトエレクトロニクス研究センターのスピンアウト企業）の研究チームは、光ファイバー史上最も低い信号損失を誇る中空コアケーブルを開発しました。9月1日付のNature Photonics誌に掲載された論文によると、同チームは「ダブルネスト型反共鳴ノードレスファイバー（DNANF）」と呼ばれる設計を用いて、1,550nmで0.091dB/kmの信号損失を達成したとのことです。
この数値は、今日の最高級シリカファイバーの最低伝送速度である約0.14 dB/kmを下回ります。そして、この数値は1980年代以降、目立った改善が見られません。研究者によると、これは「過去40年間の導波路技術における最も注目すべき進歩の一つ」です。
従来のシングルモード光ファイバーは光をガラスを通して導くため、信号速度は約2億メートル/秒に低下します。これは真空中での潜在速度の3分の2に相当します。一方、中空コア光ファイバーは光子を主に空気中を通して導くため、遅延はほぼ半分に短縮され、非線形効果も最小限に抑えられます。しかし、これには大きな代償が伴います。中空コア設計ではエネルギーが1dB/kmを超える速度で漏洩するため、事実上、短距離の特殊なリンクに限定されるのです。
DNANF設計は、わずか数ミクロンの厚さの同心円状のガラス管を用いることでこの問題を解決します。これらの管は微小な鏡のように機能し、光を空気中に反射させ、高次モードを抑制します。光時間領域反射率測定法を含む複数の測定方法を用いて15kmのスプールで試験した結果、減衰は0.1dB/km未満であることが確認されました。
同様に重要なのは、66THzスペクトル帯域全体にわたって損失が0.2dB/km未満に抑えられていることです。これは、シリカが最も優れた性能を発揮する狭い通信帯域よりもはるかに広い範囲です。また、波長分散（異なる波長の光が媒体中を異なる速度で伝わること）は、従来の光ファイバーに比べて7倍も低いことが報告されており、これによりトランシーバー設計が簡素化され、ネットワーク機器の消費電力を削減できる可能性があります。
マイクロソフトの2022
ルメニシティの買収これは、同社が中空コア技術を研究室から生産段階へと押し上げようとしていることを明確に示していました。当時、同社の中空コア光ファイバーの損失は約2.5 dB/kmでしたが、これは従来のガラス光ファイバーの最低損失である約0.14 dB/kmには程遠いものでした。
チームの研究と並行して実施されたパイロットプロジェクトに続いて、マイクロソフトは
ネットワークワールドに語った新しい光ファイバーのうち約1,200kmが実際にトラフィックを伝送している。2024年のMicrosoft Ignite カンファレンスで、CEOのサティア・ナデラ氏は
発表された同社は、AI 接続をサポートするために、今後 2 年間で Azure ネットワーク全体に 15,000 km の光ファイバーを展開する予定であると述べています。
この設計の共同発明者であるフランチェスコ・ポレッティ氏は、損失レベルが低いため、事業者は「2～3か所に1か所の増幅器サイトを省略することができ、結果として資本支出と運用支出の両方を大幅に削減できる」と述べた。
もちろん、まだ課題は残っています。生産規模を拡大するには新たなツールが必要であり、規格もまだ策定されていません。しかし、空気中で光を伝送する光ファイバーは、置き換えようとしているガラスよりも高速で損失が少ないという点で、史上初の快挙です。
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ルーク・ジェームズはフリーランスのライター兼ジャーナリストです。法務の経歴を持つものの、ハードウェアやマイクロエレクトロニクスなど、テクノロジー全般、そして規制に関するあらゆることに個人的な関心を持っています。
