NICTは9月12日、ネットワークシステム研究所において、早稲田大学理工学術院 川西哲也教授（基幹理工学部）、日立国際電気と共同で、高効率高速受光素子の開発に成功したと発表した。本素子を搭載したモジュールに光ファイバを接続すると、電源なしで光信号から100GHzのミリ波信号(4mW)を発生させることが可能だ。本成果は、これまで障壁となっていた光—ミリ波変換モジュールへの外部電源供給問題を緩和するもので、変換モジュールの大幅な低コスト化により、光ファイバとミリ波帯無線を融合した、滑走路上の異物検出システムや高速鉄道向け高速通信システムなどへの市場創出が期待される。なお同研究の一部は、総務省電波資源拡大のための研究開発の一環として実施されたものだという。

背景

　ミリ波帯は、100Gbps級の超高速無線通信を可能とする一方で、その発生の困難さと、伝搬距離の短さから、必要なところまで有線の光ファイバで届け、必要最小限の距離を無線の電波で伝える有無線融合ネットワークとしての実現が期待されている。しかし、光信号とミリ波信号の変換モジュールに電源が必要であることや、システムの構成が複雑などの課題があった。NICTでは、これらの課題を解決するために、光信号をミリ波信号に変換する素子の開発を進めてきた。

今回の成果

　新しい高速受光素子（自己発電型高速受光素子）は化合物半導体技術を用いたもので、特殊なPN接合構造を配置することで外部電源を必要とせず、同素子から信号出力と併せて起電力を得られることがわかった。本技術の開発により、簡単な構成で光信号からミリ波信号への変換が可能となり、光ファイバ通信と電波による無線システムのメリットを併せ持つ有無線融合ネットワークの大幅低コスト化が期待される。

今後の展望

　今後はミリ波帯レーダーを用いた滑走路上の異物検出システムや、高速鉄道などで利用可能な光ファイバとミリ波帯無線を融合した高速通信システムへの応用を検討していくという。なお、同研究成果については、2016年5月に米国サンノゼコンベンションセンターで開催されたレーザーなど光デバイスに関する世界最高峰の国際会議CLEO2016のポストデッドラインセッションにて発表されている。また、2016年9月にドイツ、デュッセルドルフで開催されるECOC2016でも関連技術の発表を行う予定だという。