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May 31, 2023

光ファイバーを世界中に普及させた発明

ニュー・コーク、「We Are the World」、デスクトップ・パブリッシングの台頭など、1985 年の多くの大きな話題が白日の下にさらされ、今ではほとんど忘れ去られています。 しかし、当時はあまり知られていなかった発明が 1 つあります

ニュー・コーク、「We Are the World」、デスクトップ・パブリッシングの台頭など、1985 年の多くの大きな話題が白日の下にさらされ、今ではほとんど忘れ去られています。 しかし、この年に発表された、当時はあまり知られていなかった発明が、現代のインターネットを繋ぐ通信インフラの少なからぬ部分を占めていたため、長い間当時の泡沫的な見出しを覆い隠してきました。 1985 年、当時大学院生だったロバート ミアーズは、レーザーからのエネルギーを使用して化学修飾された光ファイバーを通過する信号を増幅するデバイスであるエルビウムドープ ファイバー増幅器 (EDFA) について初めて説明しました。 EDFA を使用すると、電子ビットにデコードする必要なく、光信号が大陸を越える距離をカバーできるようになります。 また、通信事業者は、テラビット/秒の信号を個々の海底光ファイバーに詰め込むことも可能になります。 それがなければ、長距離通信は制限され、高価なものになってしまいます。 ミアーズは 1985 年の論文でこの成果を IEEE の Electronics Lettersjournal に発表しました。 （現在、ミアーズ氏はシリコン性能を向上させる会社アトメラ社のCTOであり創設者である。）ミアーズ氏はIEEE Spectrumとのやりとりの中で、1985年の論文の影響と、それが現在の研究、つまりシリコン結晶の成長を化学的に修飾する方法にどのようにつながったかについて語った。トランジスタの機能と信頼性を向上させます。

IEEE Spectrum: この論文は何について書かれていますか?また、なぜこれほど影響力があると思いますか?

ロバート・ミアーズ : この論文では、エルビウムドープ光ファイバ増幅器における光利得の最初の実証について説明しています。 この論文の中で、私は、数ミリワット範囲の実用的な入力レーザーポンプパワーで、1.5マイクロメートルの当時の新しい通信波長で30デシベルの光増幅が可能であることを実証しました。 現在、この増幅器は単にエルビウムドープファイバー増幅器 (EDFA) として知られています。

「[エルビウムドープファイバー増幅器]は光ファイバー伝送を変革し、ブロードバンドインターネットを可能にしました。」—ロバート・ミアーズ、CTO Atomera

EDFA が発明され実証される前は、大西洋横断電気通信ケーブルは 140 メガビット/秒で動作し、数十キロメートルごとに海底電子中継器 (光信号を電子信号に変換し、再度変換するシステム) が必要でした。 信号を光のままにすることで、複数の波長の搬送波を同時に増幅でき、帯域幅が 3 桁以上増加します。 さらに、信号は数千キロメートルの大陸間の距離でも光のままです。

ロバート・ミアーズは、後にインターネット バックボーン通信の世界標準となる論文を発表したとき、大学院生でした。

EDFA は光インターネットの鍵であり、短距離の光配信ネットワークや波長スイッチの実用的な光増幅を可能にしました。

この論文を書いた時点でのこの分野の重要な問題と、この特定の研究に焦点を当てた理由について説明していただけますか?

ミアーズ:当時、広範な光通信業界では、電子中継器を必要とする前に、光信号の伝送距離を延ばすことが求められていました。 遠赤外線伝送に移行し（波長が長くなるほど、密度変動による背景の減衰がはるかに少なくなります）、高度なコヒーレント通信技術を使用することで、中継器の間隔を約 200 キロメートルに拡張し、中継器を島に設置することを可能にすることが期待されていました。潜水艦よりも。

それにも関わらず、そのような送信は電子中継器の制限、おそらくせいぜい数ギガヘルツの制限を受けていたでしょう。

対照的に、今日では、EDFA のおかげで、信号は数千キロメートルに及ぶ大陸間の広大な距離にわたって光のままであり、増幅された単一のファイバーの帯域幅は 1 テラヘルツを超えています。

当時、この取り組みがあなたのコミュニティにどのような影響を与えるか考えていましたか? 最初はどう受け止められましたか？