中 島 和 秀 特別研究員 NTTアクセスサービスシステム研究所
蓄積された経験と外部からの刺激の「接点を意識」する
現在，日本のデータ通信は，2.5 Tbit/sを超え，2020年代の後半には10 Pbit/sを上回るデータ通信需要が生じると予想されています．また，この予測を受け，既存の光ファイバの伝送容量限界が顕在化するのではとの懸念が広がっています．間近に迫る懸念の打破に挑むNTTアクセ
スサービスシステム研究所の中島和秀特別研究員に，最新の研究成果と研究者としての姿勢を伺いました．

世界最高密度の光ファイバを実用に耐え得る信頼性で実現●現 在手掛けていらっしゃる研究についてお聞かせくだげフリー光コード）の開発 ・ 実用化，②既存の設備（土木等）へのインパクトを与えずに伝送容量を増やす光ファイバ（空間多重伝送用光ファイバ）の開発を行っています．
光ファイバのクラッドに複数の空孔を配置し（空孔構造），空気と石英ガラスの屈折率の差の大きさを利用する

さい．

ことで，ファイバを曲げても光がコアから透過せずに閉じ1本の光ファイバでより多くの情報を伝送することを目込めることが可能になります．曲げフリー光コードは，こ的に，光ファイバの中にコア，つまり光の通り道をつくるの光ファイバ周囲にファイバを保護するコード被覆部と防研究を行っています．光ファイバはコアとその外周（ク塵機能付きコネクタを接続したコードとして，曲げ，折りラッド）における光の屈折率の差によって発生する光の反返し，結びに耐えられる構造としたものです（図 1 ）．こ射を利用してコアの中に光を閉じ込めることで，光強度のの技術はITU-Tにおいて国際標準となりました．

減衰が極めて少ない伝送を可能としています．光はコアと通信の伝送容量を増やすためには，光ファイバの本数をクラッドの境界面に対して角度をもって進行しており（角増やすことが必要ですが，光ケーブルに収納できる光ファ度０度の直進光を含む），単一の光のみが許容されるシンイバの数には上限があります．また，光ケーブルを収納すグルモードファイバと複数許容されるマルチモードファイるスペースがない場合は地下や屋内の光配線設備から構築

バがあります．光ファイバを曲げることで光の進行する角し直さなければなりません．これに対して，光ファイバの度が相対的に変化し，光が反射せず透過してコアから漏伝送容量そのものを増やすことで，設備へのインパクトをれ，光強度が弱まります（損失）．また，ほとんどの光ファ抑えることが可能となります．光ファイバをマルチモード

イバでは石英ガラスが用いられており，ガラスであるがゆとすることや，１本の光ファイバ内に複数のシングルモーえに折れてしまうこともあります．

ドのコアを配置（空間多重）し，マルチコアファイバとす

昨今，Fiber To The Home（FTTH）が普及しています

ることで伝送容量を増やすことは可能ですが，いずれか一が，将来的にお客さまの家の中の光ファイバ配線を専門の方では50以上のチャネル（光の通り道）を実現すること技術者ではないお客さま自身が行うことも十分想定され，は困難であり，予想される伝送容量の限界を打破するにはその場合には光ファイバの「曲げ」の限界が顕著になり十分ではありません．そこで，１本の光ファイバの中に複ます．一方，2020年代後半には10 Pbit/sを上回るデー数のマルチモードコアを配置し，伝送容量限界を打破しよ

タ通信需要の伸びが予測され，既存の光ファイバ関連設備うという研究開発が世界的に推進されています．

では伝送容量の限界も想定されます．そこで，私のチーム

ところが，コアの数を増やすことにより，コアどうしのでは，①誰でも簡単に扱える「曲げ」に強い光ファイバ（曲距離が近いとコア間で光の干渉が発生し，コアを囲むク
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「曲げフリー光コード」は曲げ・折り・結び状態での光通信を実現
電気配線と同様の感覚で光配線のD.I.Y.化も可能
束ね状態

態結び状態

折り返し状

直角曲げ状態

PC
ONU

コア

光コネクタローゼット

空孔

ONU：Optical Network Unit

図1

曲げフリー光コード

ラッドの厚さが薄すぎると損失が大きくなります．さらを多重化することができました（図 2 ）．従来の光ファイに，光ファイバの直径が太くなると折れやすく，実用に供バの60倍以上に相当する世界最高の密度です．

することができなくなります．こうした中，私たちは株式会社フジクラ，北海道大学（情報通信フォトニクス研究室）とともに研究開発を進め，世界最高密度の光ファイバを実現しました．
これまで，直径が250 µm以下であれば，20年以上にわたり使える光ファイバが実現できることは把握していま発言撤回大いに結構．自分が本当にしたいことは何かを問い続ける●世界をリードする研究成果を得るまでに，どのような研し た の で， 将 来 の 伝 送 容 量 へ の 対 応 を 考 慮 し て， 直 径究活動をされてきたのですか.

250 µm以下で100チャネル以上の伝送を可能とするこ

1994年の入社以来，私は光ファイバそのものの研究をとを目標として開発を進めました．マルチモードの場合，手掛けています．学生時代もデュアルコアファイバの特性コア内の光の反射角により伝搬距離に差が出ることで，受計算を行っており，それも手伝って，光通信を世に広めて信側への光の到達時間にモード間で差が出ます．この差にいきたい，との思いで研究に携わってきました．当時は，より受信側の信号処理が複雑になるため，これを少なくすWDM（Wavelength Division Multiplexing） と い う，る必要があります．これについて，コアの屈折率を調整し複数の波長の光を多重化して伝送容量を増やしていく技術て最適化することで，この時間差を最小化しました．また，が注目されており，これに適した光ファイバの開発がもっコア間隔を含むコアの配置の調整により，250 µm以下ぱらの研究テーマでした．の直径で光の干渉や損失の抑制を図ることができました．

2000年からは空孔構造を持った光ファイバの研究を手

その結果，6モード対応のコアを蜂の巣状に19個配列す掛けてきました．従来から光ファイバは曲げに弱いといわることで，世界最大の114チャネル（＝6モード ×19コア）れており，これを克服して誰でも簡単に扱えるようにして

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70
今回の光ファイバ
60

相対コア密度※2（114）50※1（126）

（72）

40

曲げやすく既存光ファイバと同じように利用可能光ファイバが折れやすくなり信頼性低下

302010190（36）（48）

210230

作製した光ファイバの断面
6モード×19コア=114チャネル

（72）

250

270

290（µm）

光ファイバ直径

図2※1 括弧内の数字は光の通り道の数（モード数×コア数）を表します※2 光ファイバ断面内における光が伝搬可能な領域の面積比（既存の光ファイバを1とした場合の相対値）

世界最高密度のマルチコア光ファイバ

ほしいとの他部署からの要望がきっかけです．2005年に

さて，曲げに強い光ファイバの要望があった際に，チーはクラッドに空孔を開けて光を閉じ込める効果を応用しム内で今後の研究テーマとしてこの要望へ対応していくのた，新構造光ファイバの実用化を世界に先駆けて成し遂げか，それとも完璧な空孔構造のファイバ実現を優先させるることができました．間違って椅子で踏みつけても折れるのかという議論がなされました．議論の中で，空孔構造のことなく，伝送性能にも影響がないほどの強い光ファイバ

場合光ファイバを曲げても光が透過して漏れない，というを誕生させることができたのです．2010年以降は，既存特性が見つかり，それならば通常のコアを有する光ファイの光ファイバの伝送容量向上を図るために，マルチコアタバに空孔を設けることで，曲げに強い光ファイバができるイプの光ファイバの開発をテーマとして研究しています．のではないか，というアイデアが出てテーマが設定されま●世 界最高の技術に至るまでに苦労なさったことを教えてした．

ください．

研究を進めていく中で，外部の他の機関から似たような光ファイバは，屈折率の異なる材質を利用して光信号を発表がありそうだという情報が飛び込んできました．ある

閉じ込めています．広く一般に用いられている光ファイバ

程度研究は進んでいたものの，先を越されないためには，は石英ガラスに異なる物質を添加することで，コアとク２週間で発表できる段階までもっていく必要がありましラッドの間の屈折率の差をつくり出しています．当然です

た．この間，研究の加速はもちろんのこと，発表論文の準が，石英ガラスと空気も屈折率が異なり，この性質を利用備，権利取得の手続き等，チーム一丸となって対応してきして光ファイバ内に空孔をつくり，石英ガラスに物質を添ました．競争相手というよりも時間との闘いでした．

加することなくコアをつくることができます．これが空孔●世界最高技術を繰り広げる中で，どのような研究者だっ構造の光ファイバです．この光ファイバは空孔を均一に配たのでしょうか．

置していかなければならず，これを実現するには非常に高研究の面白いところは，何事も自由に考えることができ，度な技術が必要となり，それはいまだに完成しておらず，それにより世の中にないものを考え，創り出していくこと実用化の域にも達していません．

だと思います．まさに，想像して創造する世界です．とはNTT技術ジャーナル 2017.339

言いながらも，ここに至るまでは私は非常に単純な研究者だったと思います．関心のあることを深く掘り下げるだけで，自分の世界に浸っていました．例えば，均一でなければいけない光ファイバをわざと不均一にして，当時の上司から「役に立つ研究をしてくれ」と言われてもどこ吹く風でした．しかし，「曲げられる光ファイバが欲しい」という要望を聞いたときに，「光ファイバだけがあっても仕方がない」と気付いたのです．言い換えれば，優れた研究成果があってもそれを実際に活用できなければ意味がないのだと実感しました．
そして，もう１つ．通信分野で使用する光ファイバの標準化を手掛けたことも私の研究人生に大きな影響を与えてくれました．2000年あたりから光ファイバの国際標準規格を策定する国際会議（ITU-T）に参加しているのですが，標準規格をつくるというのは性能がトップであることが第一義ではなく，汎用的であり，リーズナブルに利用できることが必須要件となります．まさに，先端技術でトップデー
タが優先される研究をするのとは反対の視点，方向ともい（左から）中島 和秀（Q5ラポータ，NTT），Francesco Montalti（WP議長, Italia），白木 和之（Q8ラポータ，NTT），戸毛 邦広（Q16ラポータ，NTT），荒木 則幸（SG15副議長, NTT）

写真

2016年9月のITU-T SG15会合にてえます（写真）．
この2つの経験から，先端技術を研究するにあたり，どのように世の中に受け入れられる技術を生み出していくイバの研究をしていましたが，元々，光通信や光ファイバか，つまり，自分の手掛けた先端技術と世の中の接点を見に興味があったとはいえ，強く望んでこの分野に身を置いつけようという意識が芽生えました．

たというよりも，自らの進路の岐路のたびにこの分野に触●研究活動で得た視点をどんどんと変化させていったのでれる機会があった，という偶然が重なった結果であるとすね．前進するためにどのようなことを心掛けていらっ思っています．そして，光ファイバというキーワードに興しゃいますか．

味や夢を持つことができた結果，今にたどり着いたと思い右往左往しながら進んでいます．現在の大容量伝送の研ます．しばし思いを巡らせて，こうして続けてきた研究の究においても事あるごとに，本来の目的を振り返るように成果が世の中で利用され，NTTはじめ，社会のお役に立しています．私たちが手掛けている研究は，10年，20年てたことを自覚でき，それが自信につながっていたのだと先を見据えた息の長いもので手ごたえをつかむ機会は少な気付きました．

いかもしれません．だからこそ，今，持っている成果をど

もう1つは，私が参加しているITU-Tの国際標準化会議のように切り出し，世の中に役に立つものを生み出していで，8カ月に一度スイスのジュネーブで開催されています．

くという行為も，自らの研究の価値を自覚する機会につな

参加各国，団体からの提案を，それぞれの利害対立もあるげています．そのためにも，他者や外部からの刺激は大切中で，慣れない英語で喧喧諤諤議論しながら，国際標準規で，これに関して2つの例をお話します．

格としてまとめていきます．せっかくの海外なのですが，1つは，家で実際に使える光ファイバを誕生させたとき楽しみといえば夜の食事のみです．こうして議論に集中しのエピソードです．これは私にとって大いに励みになったていると，気付かないうちに，議論をまとめあげることでのですが，その研究意義が何だったのかを自覚していなはなく，議論そのものに意識が向いてしまうこともありまかったことを突きつけられる出来事がありました．入社３

す．そこで，２週間の会期中の週末には山に登るなどして年目の社員向けの研修に講師として赴いたとき，受講者のリフレッシュします．こうした外部からの刺激によって，1人から「中島さんは光ファイバの研究を何のためにして頭の中の整理がつき，議論が国際標準規格という成果としいらっしゃるのですか」と質問を受け，答えに詰まってしてまとまっていきます．

まいました．振り返ってみると，私は大学時代から光ファ40

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何事もゴールを明確にすることは大切ですが，未来のことは誰にも分かりません．研究であるがゆえに，最初は何でに従来の60倍の密度は達成しましたので，ある程度のが正解なのかも分かりません．したがって，私たちのグルー手ごたえはあります．これを実用化するためにまだまだ多プも，実験データや世の中の動向といった現実と照らし合くの検討課題がありますが，さらなる高みをめざして努力わせて，常に方向性を議論しながら，必要に応じてはテーします．実用化には製造技術がカギを握りますので，メーマでさえも修正して前進しています．だからこそ，研究者カと議論を重ね，お互いの強みを活用しながら取り組んでとしては，いつでも悩んでいて良いし，一度言ったことをいきます．そして，芽の出始めたマルチコア技術をなるべ撤回しても良いのだと思っています．どうしても，言ってく早く世の中へ出していくことが重要と考えています．

しまった手前，後へ引けないということもありますし，そ●現役の研究者として成果を出すために大切なこと，若いの気持ちも理解できます．しかし，それにとらわれていては前進できません．

研究者の皆様にも一言お願いします．
若い研究者はモチベーションも能力も高いです．ただ，そのうえで，人の意見をきちんと聞く姿勢を持つことは誤解を恐れずにいえば，私たちのころと比べて大人しい印大切だと考えます．自分が手掛けている研究を世の中に出象で，とがった人が見受けられません．私たちの世代ではしていくには柔軟性が必要です．さまざまな物事と研究成上司の意向に従わない者もいましたが，同期入社の数が少果の接点を見出していくことが実用化において大切なことないことも影響しているのか，今はそういう存在は見受けの1つです．自分の仕事にこだわりを持つのは良いのです

られません．反抗を促しているわけではありませんが，意が，頑なに変化を拒むのは接点を見逃すことにつながるの見を述べないその理由を知りたくて「あなたが本当にしたではないかと思います．

いこと，考えていることは何か」をよく問うています．すると，何回も聞いていると突拍子もない返答が返ってくる

本当に成し遂げたいことは何かを常に意識する●今後の抱負，展望をお聞かせください．

ことがあります．相手との関係性が把握できれば，臆せず本音が出てくるのかもしれません．
昨今は昔に比べて時間の進み方が早く感じられます．その分自由な時間が与えられなくなってきていると思います．その中で，自分を見失わないために，夢を持ってくだ

私は理論家ではありません．愚直に粘り強く研究に取りさい．そして，研究を深く掘り下げていき，状況に応じて組み，納得するまで実験データを取りながら考え続けてき視点を変える，この使い分けの意識を持ってください．

ました．今後もそれを続けていくことで，スキル，能力をさらに，自分の研究に関係ないと思われることであって高めていきたいと思っています．入社したときからご指導も，とにかくやってみてください．それをやることで，視いただいていた上司がNTTを辞められるときに，「私に感野が広がり，いろいろな意味で自身の引き出しを増やすこ謝するのは100年早い，後進のために道をつくりなさい」とができます．そして，研究成果を現実のものとしていくと，残してくださった言葉を胸に抱いています．いつになための接点ができます．昨年，私は小さな学会の役員を引るか分かりませんが，自分がNTTを去るときには何らかき受けました．ネットワークのオペレータとベンダの橋渡の道をつくっておきたいです．

しを目的としています．アドバイザのような役割を務めてもちろん，NTTであろうが，どこかに行こうが，光ファいますが，日頃出席している学会では得がたい経験をしてイバに骨を埋めるつもりです．光ファイバの新しい使われおり，研究が世の中の役に立つための接点形成にもつな方を考えていきたいです．そして，夢を語れる研究者であがってくると思っています．

りたいです．自分自身で考えることを放棄せずに歩んでいきたいと思います．

こうした中で，若い研究者が悩んだり，迷ったりしたときに，同じ道を通ってきたからこそ，彼らに本来の目的は今後の大きな目標は将来の大容量伝送に利用可能な技術何だったのかを思い起こさせ，最終的なゴールがぶれないを生み出すことです．現在，使用している光ファイバの限ように照準を合わせたうえで，視点を引き上げるサポート

界は100 Tbit/sといわれています．伝送路に使う光ファが担えればと思っています．繰り返しになりますが，研究イバは一度使用してしまうと20年，30年は継続して使用という仕事が私は好きです．世の中にないものを考えて，します．その入れ替えのタイミングに合わせて，100倍生み出すことに楽しさを感じます．ぜひ，研究を好きになっの伝送容量の実現をめざします．これまでの成果としてすていただき，ともに楽しんでいきましょう．
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