「光ファイバー」で10km先に給電もできる技術、NTT

マルチコア光ファイバを用いた光給電システム

　日本電信電話株式会社(NTT)および国立大学法人北海道国立大学機構北見工業大学は、1本の通信用光ファイバーを用いて、高速通信に加えて10km先の無電源地点へ1W以上の電力を供給することに世界で初めて成功したと発表した。

　光通信および無線通信装置は、電源供給が困難な地帯において駆動することが困難で、無線アクセスの基地局を確保することが難しい。また、大規模地震や台風などで広域かつ長時間に渡る停電が発生した場合、被災地域との連絡手段をいち早く確保することが重要という課題があった。

　そこで通信用と給電用の2種類の光信号を1本の光ファイバーで伝搬し、無電源の遠隔地と光通信する技術が検討されてきたが、従来技術は光ファイバーの入力光強度限界により、10km以上離れた場所に光通信装置に必要な電力を供給することができなかったという。

　NTTはこれまで、大容量光伝送基盤を実現する要素技術の1つであるマルチコア光ファイバー(MCF)の開発を進めてきたが、そこで今回このMCFを使った光給電伝送を検討した。

　MCFは既存の光ファイバーと同じ細さ(ガラス直径125μm)でありながら、各コアが既存のものと同等の伝送特性を有しているため、既存の伝送装置と組み合わせて使用できるほか、各コアを独立して使用することで、任意のコアを給電用としても割り当てることができる。

　検討において、光給電量を最大とするため、4コアに波長1,550nmの給電用光源を入力。加えて、4コアのうち2コアを用いて、各コアに波長1,310nmの上り/下り信号を割り当てることで双方向の光通信を実現した。さらに単位断面積あたりの供給電力を最大化し、効率の劣化要因となるシステム内の戻り光を抑制することで、14km伝送した後も約1Wの電力を得ることができたという。

　給電能力は14W・kmとなり、世界トップの性能指数を達成した。その一方で、伝送速度10Gbpsの双方向光通信も実証できたとしている。

光ファイバを用いた自己給電光伝送の実験例における、供給電力と伝送距離の関係(左)および伝送容量と伝送距離の関係(右)

　今回の技術により、災害/緊急時には通信ビルから給電光を送出することで通信装置を遠隔駆動し、ネットワークのレジリエンスが向上できるほか、非電化エリアや電化困難エリアなどでも光通信を提供できることが期待される。