特別論文

光ファイバ50年史

Fifty Year History of Optical Fibers

金森弘雄

Hiroo Kanamori

損失20 dB/km の光ファイバと半導体レーザの室温連続発振が実現し、光ファイバ通信が実用化に向けて歩みだした1970年から、丁度半世紀が経過した。この機会に光ファイバの進化の過程と当社での光ファイバ開発への取組みを振り返る。当社は、黎明期から光ファ
イバの開発と事業化に積極的に取り組んできた。光ファイバ製造方法として今日世界的に普及した VAD 法を基盤技術とし、極低損失
光ファイバや超多心光ケーブルをはじめとする高品質光ファイバ・ケーブルを世に送り出し、社会のライフラインとして欠かせない光
ファイバ通信網の普及を支え続けている。

Optical fiber communication started to become practical use in 1970, when an optical fiber with a transmission loss of 20 dB/km
and a laser diode continuously emitting at room temperature appeared. Sumitomo Electric Industries, Ltd. has enterprisingly
dedicated the development and commercialization of optical fibers since the early days. Utilizing the vapor-phase axial-deposition
method, which has spread worldwide as a preform manufacturing process, we have kept launching high-quality optical fibers andcables such as ultra-low-loss silica core fibers and ultra-high-density optical cables. This way, we have continued to support the
expansion of optical fiber networks as one of the indispensable social infrastructure. This paper looks at the evolution of opticalfiber technology and our efforts in developing optical fibers and cables that will meet the need of the time.
キーワード：光ファイバ、VAD 法、極低損失光ファイバ、超多心光ケーブル

1.

緒

言

イバ（5）など光ファイバの重要技術を創案した。1974年に

光ファイバ通信の歴史を遡ると「伝送損失20 dB/km のは米国 Bell 研究所が MCVD（Modified Chemical Vapor

光ファイバ」と「室温で連続発振する半導体レーザ」が出

Deposition）法という母材の新製法で伝送損失2 dB/km

現した1970年に辿り着く。それから半世紀という節目に、を達成した（6）。MCVD 法では、石英パイプ内に気体のガラ

光ファイバの進化の過程と当社における光ファイバ開発とス原料と酸素を流し外部より酸水素バーナで加熱すること事業への取組みを年代ごとに振り返ってみたい。

でパイプ内表面に所望組成のガラス層を形成した後、パイプを径方向に収縮させ中実化する。その詳細も開示された

2.

黎明期：1964年～1974年

ので、MCVD 法は初期の母材製法として各国に普及していくことになる。

1966年、英国 STC 研究所の Kao は「遷移金属を除去した高純度ガラスの損失値は20 dB/km 以下に低減できる」と予言し（1）、この功績により2009年にノーベル物理学賞を3.

開発期：1975年～1984年受賞した。実は1964年、西澤潤一と佐々木市右衛門が、3－1

電電公社と電線3社との共同研究

GI ファイバ※1の概念を特許出願していた。この特許は登録

日本では光ファイバ開発で米・欧に遅れを取るまいと、に至らなかったが、光ファイバ通信の可能性に言及した先電電公社（現 NTT）を中心に住友電工、古河電気工業㈱、

駆性は、Kao の業績に匹敵するとも言われている。

藤倉電線㈱（現、㈱フジクラ）との光ファイバ共同研究が組1970年には、米国コーニング社が伝送損失20 dB/km の織された。この共同研究は第1期から第3期まで継続した。

石英ガラス光ファイバの試作報告を行った（2）。20 dB/km

第1期（1975年～1978年）では、MCVD 法による GI

は、光ファイバで同軸ケーブル並みの中継間隔を実現できファイバの開発が進められ、その成果として、1978年にるという目安である。この目安が実現したことから米国、

唐崎～蔵前局間20 km で GI ファイバ48心光ケーブルを用

英国、そして日本で光ファイバの開発が俄然活発化した。

いた0.85 µm 中小容量光伝送方式の第一次現場試験が実施

当社も光ファイバの研究を開始し1970年代前半に後述するされた（7）。当時の光ファイバはガラス直径150 µm、コア

VAD（Vapor Phase Axial Deposition）法に通じる母材製

径60 µm、被覆はシリコーン樹脂と熱可塑性プラスチック法の概念や母材からファイバを線引した直後に被覆を施（3）

すタンデムプライマリコーティング（4）、純石英コア光ファ

10

光ファイバ50年史の2層構造であった。
並行して共同研究では、MCVD 法に対抗する日本独自の

母材製造方法として VAD 法が編み出された（8）。VAD 法は、の本格実用化が着実に近づきつつあった。

気体のガラス原料を酸水素バーナに送り込み発生したガラス

第3期（1981年～1983年）には VAD 法による SM ファ

微粒子（スス）を回転する出発材先端に堆積させつつ出発材

イバ開発が進められた。SM ファイバでは低損失化のためにを引き上げていくことで、ススの堆積体（スス体）を軸方向

十分なクラッド厚を確保しなければならないが、スス堆積に成長させる（図1）。スス体は、脱水作用のあるガス雰囲

時にクラッド部を厚く堆積するには限界があり相対的にコ

気で加熱し高純度化され、さらに高温で透明化されガラスアを細くする必要があった。細いコアを安定に成長させる

母材となる。VAD 法は、母材大型化が可能で量産性に優ためのスス堆積用バーナの構造をはじめ多くの工夫が重ねれると謳われたが、当初は堆積中のスス体変形や割れ、GIられた結果、VAD 法が SM ファイバの製法として、特性・ファイバとしての屈折率分布形成、透明化工程での気泡な生産性両面で MCVD 法を凌ぐようになった。そして、共同ど多くの困難が発生した。これらの課題に対し共同研究メ

研究の成果の集大成として、F-400M 伝送方式による旭川

ンバは昼夜を厭わぬ努力で解決に取組み、中小容量第1次と鹿児島を結ぶ日本縦貫ルートが1983年に着工された。

現場試験に一部（浜町～蔵前）ではあるが VAD 製 GI ファ

ところが、この直前の1982年に重大問題が発覚した。水イバを間に合わせることができ、VAD 法の完成に向けて重素による損失増加問題である。第2次中小容量伝送方式の要な第一歩となった。

現場試験で敷設していた光ケーブルの伝送損失が経時的に増加していることが発覚し、共同研究の中で原因究明が緊急に進められた。その結果、「光ファイバ被覆樹脂等から発生した微量な水素が、ガラスファイバに浸透しガラス中のGe 成分の欠陥構造と結合して光を吸収する OH 基を形成する。OH 基は、リン（P）が添加されていると著しく増加する」ということが判明した。製造工程で P を使う MCVD 法にとっては切実な問題である一方、P を使わない VAD 法の優位性が認識された。
3－2

共同研究以外での活動

当社は、電電公社との共同研究と同時期に電力会社との共同開発も行った。電力会社は、送配電システムの運用のために自営の通信回線を保有している。光ファイバは無誘

図１ VAD 法

導なので電力ケーブルと併設できる利点があった。
一方、通商産業省（現、経済産業省）が開始した映像情報配信を含めた地域情報システムの実験において伝送路
第2期（1978年～1980年）では、VAD 法での脱水技術

を光ファイバに切り替える検討が進められ、1976年に当の改善で光ファイバの低損失化が急速に進んだ。光ファイバ

社の光ファイバが採用された。東生駒光映像情報システの強度保証技術も脆性材料の破断理論に基づき構築され、ム（HiOVIS; Higashi-ikoma Optical Visual Information

線引されたファイバ全長に一定の張力をかけ低強度部をイ

System）である。使用された光ファイバは、高純度石英

ンラインで除去するスクリーニング試験法が確立した。

ロッドを線引しクラッド用シリコーン樹脂の被覆を施した

これらの成果を基に1980年に中小容量光伝送方式の第二次現場試験が川崎地区で実施された。架空区間も含め20（9）

PCF（Plastic Clad Fiber）であった。
3－3

事業部の発足km の光ケーブルが敷設され1.3 µm での100 Mbps 伝送に

当社の光ファイバの開発は、当初、事業部内の研究開発

世界で初めて成功した。この際、ガラス直径は125 µm、部署（通信事業部通信研究部）が担当し、その組織が1976

コア径は50 µm に細経化された。また、光ケーブルとして

年に研究開発本部の下に移った。光ファイバ・ケーブルのナイロン心線6心ユニット型構造が完成した。この構造は、事業化が見え始めた1981年には、研究部門の光ファイバ

1986年にテープ心線スロット構造が導入されるまで電電と光通信システム技術者を2分する形で光開発事業部が発公社の標準となった。GI ファイバの中小容量伝送方式は、足し、1984年には光事業部と改称した。

1980年の商用試験を経て1982年に本格採用となった。
第2期では、MCVD 法による SM ファイバ※2の開発も始まり、その現場試験が、1980年10月に F-400M 伝送方式とし

4.

普及期：1984年～1990年。

1983年に電電公社との共同研究契約が終了した。その1.3 µm で400 Mbps、中継間隔は20 km であった。この他

後、電電公社との光ファイバ開発は個別案件毎に行われたにも無中継海底ケーブル伝送方式の現場試験（1980年）、が、1985年に電電公社が民営化され NTT が誕生すると、加入者方式の現場試験（1980年）が実施され光ファイバメーカ間で熾烈な開発競争が繰り拡げられるようになった。

て電電公社武蔵野通研と厚木通研を結んで実施された（10）

2020 年 7 月・S E I テクニカルレビュー・第 197 号     11

響でファイバ強度が低下しスクリーニングを通過して得ら
4－1

UV 硬化樹脂被覆とテープスロット型光ケーブル

れるファイバ長が制限されていた。石英管中の不純物は、

光ファイバは、側圧を受けると微小に変形し光損失が発わずかながら損失にも悪影響を及ぼし、さらに石英管の肉生する。そのため、被覆には、光ファイバのガラス表面を厚のバラツキや加熱一体化時の周方向のわずかな不均一性保護するだけでなく、光損失が発生しないよう側圧を吸収が、コア偏心の劣化要因にもなる。加えて石英パイプの価する役割が求められる。その目的で、日本では前述したよ格が光ファイバの経済化のネックになりつつあった。そこ

うに、光ファイバの線引時に軟らかい熱硬化型シリコーン

で当社は、脱水・透明化した母材の外周に再度 VAD 法でガ樹脂を外径400 µm まで被覆し、さらに硬いナイロンを外径

ラス層を合成する全合成化に取り組んだ。1980年台半ば

900 µm に被覆していた。一方、米国では Bell 研究所中心には、低損失かつ高強度、さらに水素損失増加も抑制されに開発された UV 硬化型アクリル樹脂を被覆した外径250

た VAD 全合成光ファイバが実現し1989年に開通した太平µm の光ファイバが用いられていた。光ファイバを直接撚

洋横断光海底ケーブル（TPC-3）にも導入された。

り合わせる日本のケーブル構造で外径250 µm 光ファイバ

全合成 VAD ファイバの実用化において重要な技術が、を用いると大きな光損失が発生するが、海外のケーブルは

スス体堆積速度の高速化であった。1980年代前半、VAD

チューブ内に光ファイバを収納するルースチューブ型であ法の堆積速度は1 g ／分程度であったが、この程度では生り損失を抑制できていた。このような技術背景の下、共同産性が低すぎた。そこで、発案された方法が二重火炎 VAD

研究では、将来の加入者系への光ファイバ展開には細径高法である（12）。バーナ構造を工夫し形成した二重の火炎が、密度の光ケーブルが必要であることを重視し、光ファイバ

スス形成反応を促進させ付着効率を高めている（図3）。こは UV 硬化樹脂被覆とするとの判断がなされた。光ファイの技術に磨きを加え1980年台後半には堆積速度は20 g ／バの水素による損失増加問題も、水素を発生しやすいシリ分まで到達（13）、5年で20倍という画期的な生産速度の向上

コーン樹脂から UV 硬化樹脂への切替を促した。

が実現した。

浮上した重要命題は、ルースチューブに勝る UV 硬化樹
脂被覆光ファイバに適したケーブル構造の実現であり、辿り着いた構造が、図2に示すテープスロット型光ケーブルである（11）。この構造では、UV 硬化樹脂被覆ファイバを4～8心単位で、UV 硬化樹脂を用いてテープ化し、複数枚の(テープを溝（スロット）に収納する。UV 硬化反応は、熱)硬化に比べ短時間で完了するため、UV 硬化樹脂は線引やテープ化の生産性の観点からも有利である。日本独自の UV(

硬化樹脂テープは、今日では広く世界で採用されている。
図3)

二重火炎 VAD 法

VAD 全合成ファイバでは、母材寸法の制限要因であった
市販石英管を使用しなくて済むことから母材が一気に大型化し、生産性が向上した。さらにガラス外周に対するコアの偏心量が1 µm を十分に下回るレベルに抑えられ、融着接続やコネクタ接続でガラス外周を基準にするだけで低損失接続が可能となった。光ファイバ網構築に不可欠な多心一括融着接続技術や各種光コネクタは、光ファイバの低偏図2

光ファイバ被覆とケーブル構造の変遷

心化無くして実現は不可能であった。
4－3

純石英コア光ファイバ

光ファイバの伝送損失は、脱水工程の改善などにより、1980年 代 前 半 に は1.55 µm 帯 で0.20 dB/km ま で 低 減
4－2

VAD 全合成化

VAD 法での母材製造は、コアとクラッドの一部を同時にし、ほぼ材料で定まる低損失化の限界に達したと見做されていた。光ファイバではコアの屈折率を高める添加材とし合成し、脱水・透明化後に市販石英管に挿入し加熱一体化て一般的に GeO2が用いられる。当社では、この低損失化

後に線引されていた。しかし、市販石英管では不純物の影の限界を、コアを純粋石英とし GeO2による散乱損失増加

12

光ファイバ50年史

を抑制することで打破しようとした。その際、クラッドに

5.

は屈折率を低下させるフッ素（F）を添加する（図4）。こ5－1の原理は前述したとおり光ファイバ開発当初の1970年代

発展期：1990年～2000年
光ファイバ増幅器と波長多重伝送技術

1990年代は光ファイバ増幅器と波長多重伝送により、に創案されていた（5）。時をおいて1980年代前半、VAD 法

光ファイバ通信技術が飛躍的に進歩した時代である。

のスス体をフッ素含有雰囲気で加熱するというフッ素添加（1）エルビウム添加光ファイバ増幅器（EDFA）

技術が見出され、純石英コア SM ファイバが実現し、1986

光ファイバ増幅器は、光信号を電気信号に変換せずに光年には0.154 dB/km という最低損失値を達成した（14）。

の状態で増幅する。1987年に英国サザンプトン大学でエルビウム添加石英ファイバにより1.55 µm 帯の光増幅現象が報告（16）されて以来、国内外の光ファイバメーカが増幅用
光ファイバの開発を進めた。並行して開発された励起光源

GeO2-SiO2用半導体レーザの実用化と相俟ってエルビウム添加光ファ
SiO2

SiO2

F-SiO2イバ増幅器（EDFA: Erbium-Doped Fiber Amplifier）は一気に実用化レベルに達した。当社でも、1990年にいち

SiO2早く既存 CATV 施設を用い光 AM-VSB 信号による増幅・分岐伝送に成功し EDFA の光 CATV への適用性を実証した（17）。EDFA は、基幹伝送網の中継距離延伸と伝送速度高

図4速化を加速し、KDD（現、KDDI）は、分散シフトファイ

純石英コア光ファイバの屈折率分布構造

バと EDFA を用いて太平洋を再生中継無しで伝送する海底ケーブルシステム（TPC-5）を敷設、信号波長1.558 µm、伝送速度を5 Gbpsまで高速化し1995年に運用を開始した。
4－4

分散シフト光ファイバ（2）高密度波長多重（DWDM）

SM ファイバの伝送距離を制限する要因として、伝送損
失とともに波長分散

1990年代半ばからは、わずかに波長が異なる複数の信がある。標準的な SM ファイバの波

号を同時に1本の光ファイバで伝送する高密度波長多重

長分散は1.3 µm 帯でゼロとなるが、伝送損失が最低となる（DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing）

1.55 µm 帯では波長分散の影響で伝送距離が制限される。

方式の実用化が進み、先行して普及していた EDFA との併

そこで1.55 µm 帯で波長分散がゼロとなる分散シフトファ

用により光ファイバの伝送容量は桁違いに拡大した。

※3

イバが求められた。波長分散を1.55 µm 付近でゼロとする

DWDM を初採用した海底ケーブルシステムは1999年を8に開通した。そこでは、8波長多重、波長間隔1.6 nm（周µm 前後に維持しつつケーブル化時に損失が増加しないよ

波数換算で100 GHz）、1波長あたりの伝送速度2.5 Gbps

う曲げ損失を抑制するといった課題解決のため、種々の理（光ファイバ1本あたり20 Gbps）であったが、2001年に

論検討と試作を繰返した。その結果、コアを中心の高屈折は16波長 x10 Gbps ＝160 Gbps となり、その後も波長数率部と周囲の低屈折率部からなる二重構造にすればよいこは増え続け、今日では100波長前後の DWDM システムがとが判明した（15）。本ファイバの実現により、それまで1.3実用化されている。

µm で40 km 程度であった中継間隔が、1.55 µm 帯を用い5－2とともに、接続しやすいようにモードフィールド径※4

DWDM 用光ファイバ

ることで100 km 以上にまで拡大でき、1987年に NTT の波長分散がゼロに近い波長帯で DWDM 方式を適用する

大分～松山間120 km の光海底ケーブルに適用された。さと波長が異なる信号が同じ速度で伝搬するため信号同士のらに1988年からは、NTT の陸上中継ケーブルに全面的に相互作用による非線形光学効果が顕著化し伝送品質が劣化使用されるようになった。

する。そこで、あえて1.55 µm 帯で波長分散をゼロにしない

4－5

非零分散シフトファイバ（NZ-DSF; Non-zero Dispersion

海外への事業展開

VAD 法の優秀さが各国で理解され始めた1980年代前

Shifted Fiber）を用いて非線形効果を抑制し、蓄積した半、当社は他社に先んじて海外への事業展開にも取り組ん

波長分散は NZ-DSF と逆符号の波長分散を有する分散補償だ。英国ケーブルメーカおよび韓国ケーブルメーカとはファイバ（DCF; Dispersion Compensating Fiber）で相1984年に技術供与契約を締結、豪州ケーブルメーカとは殺する手法が用いられるようになった。

1985年に現地合弁会社を設立した。世界市場の過半を占NZ-DSF と DCF を組み合わせた光ファイバ伝送路によめる米国では、自ら事業を行うべく1983年に光ファイバ・る伝送距離と伝送容量の拡大は、後述するデジタルコヒー

ケーブル製造子会社を設立した。

レント技術が現れるまで続いた。しかし、波長数増加ならびに伝送速度高速化に伴い NZ-DSF や DCF に対する波長
分散特性への要求が厳しくなり、光ファイバの屈折率分布
構造を3～4重の年輪状に精度良く形成することが求められ2020 年 7 月・S E I テクニカルレビュー・第 197 号     13た。このような複雑な屈折率分布の形成は VAD 法にとってる需要のため時間差が生じたが、2002年以降数年間、一は容易ではなく、その製造に苦労は絶えなかった。

気に光ファイバ需要が冷え込んだ。当社では、1999年に5－3稼働した清原の新プラントも稼働率を落とさざるを得ず光

FTTH に向けた技術蓄積

1980年代、光ファイバを家庭にまで届ける加入者系にファイバの事業環境は極めて厳しいものになった。

は、技術完成度が高く接続も容易な GI ファイバが用いられ

しかし、インターネットの本格的な普及や携帯電話でのると考えられていた。実際、1984年の電電公社による三画像のやり取りなどの新サービスの台頭により通信需要は

鷹地区での光加入者モデル実験では GI ファイバが用いられ着実に成長した。2004年に底を打った光ファイバ需要はた。しかし、電電公社では本質的に広帯域特性を備える SM

2006年には IT バブル期と同水準の年間1億 km 前後にまでファイバの加入者系への適用検討もなされていた。同時期回復し、以降、光ファイバ需要は右肩上がりに成長した。

に VAD 全合成化が進展し、SM ファイバが GI ファイバを凌

その後、リーマンショックや超円高、東日本大震災などの駕する経済性、および融着接続やコネクタで多心一括接続

逆風もあったが、徹底的な低コスト化で乗り切ってきた。

に必要な低偏心性を実現できるはずという技術的洞察によ

6－2

り、最終的に加入者系にも SM ファイバを適用するという決断が1988年に NTT でなされた。

中国市場

2000年代は、中国が光通信インフラの拡充を本格的に進め、世界の光ファイバ消費中心が米欧から中国に移行して1990年代には、NTT の研究所で加入者系に必要なケー

いった時代である。2000年の世界の年間光ファイバ需要

ブル技術、配線技術の開発が進められた。当初は、局側

0.9億 km のうち70% は米欧だったが、2006年には世界需の伝送機器と各家庭を1本の光ファイバで結ぶ SS（Single

要1億 km のうち中国が0.3億 km、5年後の2011年には、Star）方式を前提に局から饋線点※5までの饋線ケーブルとし

世界需要2億 km のうち中国が1億 km を占めるようになって4000心ケーブルの開発も行われた。1995年頃になるとた。当社を含む光ファイバメーカは、拡大する中国市場で経済性を重視し局から家庭までの途中にスプリッタを設置の事業のために、中国メーカとの資本提携などを通じて中する PDS（Passive Double Star）方式への転換がなされ、国現地での光ファイバ製造を開始した。

饋線ケーブルの心数は1000心に変わった。なお、饋線点か

6－3

FTTH の普及

ら各家庭まではメタルで結ぶ CT/RT（Central Terminal/

国内に目を転じると1990年代末には安価なブロードバン

Remote Terminal）方式や、各家庭近くの柱上から各家庭

ドサービスとして ADSL が普及した。さらに電力系の通信までをメタルで結ぶ π（パイ）システムも一部実用化され事業者が FTTH 光サービスを開始する中、NTT は、1990

たが、あくまで過渡期の対応であった。

年代に完成度を高めた加入者システムを「B フレッツ」と当社は、NTT の調達コンペを通じて、競合社と鎬を削り銘打って2001年に商用化した。FTTH の契約者は、2008

つつ各種ケーブルや配線物品の開発に注力した。こうして

年に1000万に達した。その後、スマートフォンの普及とと実現した技術が、2000年代に日本が世界に先駆けて構築

もに契約者数の増加に頭打ち傾向が現れ契約者数が2000した FTTH（Fiber To The Home）網として結実した。

万に達したのは2017年である。

5－4

6－4

光ファイバの量産プラント

デジタルコヒーレント

1980年代後半から国内外で基幹通信網中心に光ファイ

DWDM の後に現れた革新的伝送技術がデジタルコヒーレ

バが本格的に普及し始めた。当社では、事業部発足以来、ント技術である。光ファイバ通信におけるコヒーレント伝送

光ファイバ製造設備の逐次増強に努めてきた。しかし競合方式の検討は1980年代から行われていた。振幅と位相変調社との競争を勝ち抜くためには、母材製造から線引、着色を組み合わせた多値化による伝送容量増大を図るもので、までの全工程に最新技術を適用した一貫製造ラインが必要

マイクロ波伝送で使われる技術である。信号検出には、受となり、光ファイバの量産プラント建設が進められた。そ

信端に設置された局発光と信号光の干渉を利用する。1990

して1994年に横浜製作所、1999年に栃木県清原工業団地

年代は、信号光と局発光の周波数や位相の同期などの技術に量産プラントが竣工、稼働した。

障壁が高かったことに加え、DWDM 方式の進歩もありコ
ヒーレント伝送への関心が薄れていた。ところが、2000年

6.

激変期：2001年～2011年

6－1

IT バブル崩壊と回復、円高、震災代になり DWDM 方式の伸び代が減少し新たな革新技術への期待が高まった。折しも LSI 技術の進化によりコヒーレン
ト伝送の受信端で位相変調された信号をデジタル演算処理

インターネットが普及し始めた1990年代末、通信需要のすることが可能となり、また半導体レーザの狭線幅化など劇的増加と DWDM をはじめとする技術革新への期待から

関連デバイス技術も成熟してきた。その結果、コヒーレン

全世界的に通信関連企業への投資が過熱し2000年にピート方式での諸課題が解決し1本の光ファイバで10 Tbps（＝クを迎えた。IT バブルである。しかし、実需が伴わないバ

100波長×100 Gbps）伝送も実現し、2006年には、デジ

ブルは2001年に米国で一気に崩壊した。日本では、2001

タルコヒーレントシステムが商用化され始めた。

年は FTTH 網建設当初の通信業者の顧客囲い込み競争によ14

光ファイバ50年史

デジタルコヒーレント方式の光ファイバに対するインパクトは、受信端での演算処理により光ファイバ中を伝搬する過程で生じた波長分散や動的な偏波分散変動に起因する線形な波形歪を補正することが可能になったことである。
この結果、光ファイバの波長分散への要求が緩和し、複雑な屈折率分布が求められた DWDM 用ファイバは必要なくなった。光ファイバへの要求は、低損失性と非線形波形歪の抑制に変わった。非線形波形歪の抑制のためには、コアを太くし光のエネルギ密度を下げれば良い。比較的単純な構造を得意とする VAD 法にとって有利な展開になった。
図57.

純石英コア光ファイバ低損失化の推移

新しい社会に向けて：2012年～

7－1

光ファイバ需要急伸、VAD 普及、OTT 台頭

2010年代に入ると、スマートフォンと4G モバイル、クと、ケーブル化時の側圧によるガラスの微小変形に対し敏ラウドサービスの普及、ハイビジョン高精細映像の利用拡感に損失増が発生する。この弊害を除くために光ファイバ

大などにより、通信需要の増加にさらに加速度がついた。

の被覆樹脂にも改良が重ねられた。その結果、実効コア断

特に中国の光ファイバ需要の伸びはすさまじく、2018年

面積が130 µm2あるいは150 µm2という大口径極低損失光に年間5億 km に達した世界の光ファイバ需要のうち中国がファイバ（Z-PLUS Fiber130 ULL など）が実用化され海3億 km を占めた。この需要増に合わせ各国の光ファイバ製

底ケーブルに用いられている。

造メーカは設備投資を進めてきたが、その6割近くがコア

7－3

超多心光ケーブル／クラッド母材の製法として VAD 法を採用している。これ

大規模データセンタでは、屋外ダクト内に大量の光ファは、日本が開発した VAD 法の優位性の証左と言える。世イバを敷設するニーズが高く、限られたスペースに光ファ界に普及した VAD 法は2015年に国際的に権威のある IEEE

イバを高密度に詰め込む技術が必要となる。そこで、当社

。

（18）

は、柔軟性と一括作業性を両立した間欠12心テープ心線を一方、光ファイバの顧客も様変わりしている。OTT（Over用い3456心以上の超多心光ケーブル（図6）を開発し、世the Top）と呼ばれる IT サービスを提供する巨大事業者が、界に先駆けて製品化した（20）。間欠テープは、複数の光ファ

膨大なデータを保管するデータセンタを建設し、さらに海イバをテープ状に並べ隣接する光ファイバ同士を間欠的に

底ケーブルシステムを含む自前の通信インフラを構築する

つなげたものである。標準的なテープ心線と同様の一括接ようになった。今や巨大 OTT 事業者は通信事業者に代わっ続性を維持しつつテープの柔軟性を高めケーブル内の空間て業界の主役の座に就いた感がある。

に稠密に配置でき超多心化を実現している。また、被覆を7－2薄くした外径200 µm の光ファイバを用いることで更なるマイルストーンに認定された

極低損失光ファイバ

海底ケーブルは、2000年の IT バブル期に一旦大きな建設

ケーブルの細径・軽量化も進められている（21）。

ブームを迎えた後、しばらくブームは沈静化していた。しかし地球規模でクラウドサービスが普及しデータ交換に国境がなくなり始めた2013年頃から改めて大洋横断級の光海

テンションメンバ

底ケーブルプロジェクトが増え続け現在に至っている。海スロット

底システムには、デジタルコヒーレント技術も適用され、吸水テープ必要となる極低損失光ファイバとして当社の純石英コア光

外被ファイバが脚光を浴びるようになった。
前述したように当社は、純石英コア光ファイバを1980年代に開発し、その後も図5に示すように損失記録を塗り替えてきた（19）。現在の1.55 µm での伝送損失のトップデー
タは、0.142 dB/km である。トップデータだけではなく

間欠12心テープ
心テープ

外径 34 ｍｍ

量産品の伝送損失も改善し0.150 dB/km という極低損失品も製造・販売されている。

図6

超多心 (3456心 ) 光ケーブル

低損失化においては、損失の主要因であるガラスの密度
揺らぎをラマンスペクトルにより定量的に把握し密度揺らぎを低減する改良を施した。また、デジタルコヒーレント
通信に必要な低非線形性を実現するためにコアを太くする

2020 年 7 月・S E I テクニカルレビュー・第 197 号

15

7－4

マルチコア光ファイバ

光ファイバの伝送容量の拡大は、ムーアの法則（10年で100倍）に匹敵する急激な伸びを見せ、光ファイバ1心あたりの伝送速度は理論限界100 Tbps に近づいている。この限界を打破する手段として、複数のコアを有するマルチコア光ファイバ（MCF）が提案されている。当社も MCFの開発に取り組み（22）、特に MCF の課題であるコア間クロ
ストーク現象を解明し対策を講じた MCF を提案するなど実用的な見地から研究開発を進めている。

8.

結

言

光ファイバ通信ネットワークは、今や人類社会に欠かせないライフラインである。その構築に当社も少なからず貢献してきた。光ファイバの開発と事業に注力してきた関係者の努力の賜物である。本稿は、その一部を紹介したにす
ぎないが、これまでの軌跡を将来に向けた活動の糧とするきっかけになれば幸いである。

・Z-PLUS Fiber は住友電気工業㈱の登録商標です。
・Bフレッツは NTT 東日本、NTT 西日本の登録商標です。

用 語 集 ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー※1

GI ファイバ

コアの屈折率分布を放物線状とし光信号の伝搬モード間での伝搬時間差を低減した光ファイバ。
※2

SM ファイバ

コア径を約10 µm、コア・クラッドの比屈折率差を0.3～
0.4％とし伝搬モードを単一に限定した光ファイバ。
※3

波長分散

光信号の伝搬時間の波長依存性。
※4

モードフィールド径

参

考

文

献

（1） K. C. Kao, and G. A. Hockham, Dielectric-fibre surface waveguides
for optical frequencies, Proc. IEE, vol.113, no.7, pp.1151-1158（July 1966）（2） F. P. Kapron, D. B. Keck, and R. D. Maurer, Radiation Losses
in Glass Optical Waveguides, Appl. Phys. Lett. vol.17, no.10,
pp.423-425（November 1970）（3） 藤原国生、田中豪太郎、黒崎四郎、光伝送用ガラスの製造方法、特許
1114674（4） 山本豊、川口宗孝、光伝送用ファイバーの製造方法、特許1276951（5） 白石敏、藤原国生、黒崎四郎、光伝送路及びその製法、特許1315123（6） J. B. Mac Chesney, et al.,“Preparation of Low Loss OpticalFibers using Simultaneous Vapor Phase Deposition and Fusion,"10th Int. Congr. on Glass, Kyoto, 6-40 – 45（July, 1974）（7） 島田禎晉 他、近距離光ケーブル伝送方式現場試験の概要、研究実用化
報告 vol.28、no.9、pp.1803-1822（1979年）（8） T . Izawa, et. al,“Continuous fabrication of high-silica fiber
preform,”IOOC'77, C1-1, pp.375-378（July 1977）（9） 島 田禎晉 他、中小容量光伝送方式最終現場試験の概要、研究実用化
報告 vol.30、no.9、pp.2121-2132（1981年）（10）石 田之則 他、F-400M 方式現場試験線路の特性、研究実用化報告
vol.32、no.3、pp.633-644（1983年）（11）S. Hatano et al.,“Multi-hundred-fiber cable composed of opticalfiber ribbons inserted tightly into slots,”Proc. IWCS 1986,
pp.17-23（12）H. Suda, et al., Double-flame VAD Process for High Rate Optical
Preform Fabrication, Electron. Lett. vol.21, no.1, pp.29-30（January 1986）（13）伊藤真澄 他、「3重火炎バーナによる高速合成の検討」、信学半導体材
料全大、418（1987年）（14）H. Yokota, et al.,“Ultra-Low-Loss Pure-Silica-Core Single-ModeFiber and Transmission Experiment,”Postdeadline Paper
OFC'86 PD3（1986）（15）重松昌行 他、「1.55µm 帯分散シフトファイバの開発」、住友電気第130号、pp.1-6（1987年3月）（16）R. J. Mears, et al., Low-Noise Erbium Doped Fibre Amplifier
Operating at 1.54mm, Electron. Lett. vol.23, no.19, pp.10261028（September 1987）（17）重松昌行 他、「光ファイバ増幅器の開発と光 CATV 実証実験」、住友電気第137号、pp.28-35（1990年9月）（18）https://sei.co.jp/company/press/2015/05/prs038.html（19）長谷川健美、田村欣章、佐久間洋宇、川口雄揮、山本義典、小谷野裕史、「世界初0.14dB/km の極低損失光ファイバ」、SEI テクニカルレビュー
第192号、pp.14-19（2018年1月）（20）佐藤文昭、土屋健太、長尾美昭、平間隆郎、岡涼英、高橋健、「データセンタ向け超多心光ファイバケーブル」、SEI テクニカルレビュー第192号、pp.42-47（2018年1月）（21）佐 藤文昭、鈴木洋平、高見正和、西川二郎、武田健太郎、「間欠テー
プ心線を用いた空気圧送用高密度マイクロダクト光ケーブル」、SEI テク
ニカルレビュー第195号、pp.13-17（2019年7月）（22）林哲也、中西哲也、「次世代通信用マルチコア光ファイバ」、SEI テクニ
カルレビュー第192号、pp.42-47（2018年1月）

光ファイバ中の光信号パワ分布の拡がりを示す特性。
※5

饋線点（きせんてん）

局から各ユーザ向けに敷設されたケーブルの分岐点。

執

筆

金森

者 ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
弘雄：シニアスペシャリスト
光通信研究所ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
＊主執筆者

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光ファイバ50年史