光通信工学
光通信は、動的単一モード・レーザや極低損失光ファイバなどが開拓されて、1980年代後半から光ファイバ通信として著しく発展し、インターネットの発展を支え、ビッグ・データの収集に用いられるなど、現代の情報通信技術社会の基盤技術となっている。また、近距離の空間伝搬や、雨や霧に妨げられない宇宙空間の長距離光伝送も進展している。こうした光通信を学術的に支え、発展させているのが光通信工学である。
光通信工学では、マクスウエルの電磁気学やガラス材料などに基礎を置く光導波論や光導波路、シュレーディンガーの波動力学などの量子力学や半導体・光学結晶などの材料に基礎を置く発光と半導体レーザ、通信用半導体レーザと光増幅や発光デバイス、受光デバイス、光ファイバの基礎特性や伝送特性、光ファイバ・ケーブル、光変調器や光スイッチ、合波・分波回路、フィルタ、アイソレータ、分散補償、通信・情報理論やネットワーク理論そして電子回路などに基礎を置く変調の方式、光多重化方式、光通信ネットワーク、情報の記録や保存、インターネット、暗号理路や認証、暗号化・解読、コンピュータ、通信ネットワーク、ビッグ・データ、そして情報通信産業論、ネット連携社会論など、広範な学問分野が展開されている。
光ファイバ通信の本来の特徴は大容量長距離通信にあるとの考えをもっていた末松安晴は、光ファイバの最低損失の波長帯(当時は未定)で動作し、安定した単一の波長を保ち、しかも一定の範囲で波長が変えられる、動的単一モードレーザを1972年に示唆し、1974年にその単一・波長共振器を提案した。そして、1973年にドナルド・ケックらはシリカファイバの損失は赤外の長波長帯1.4―1.8μmのどこかで最低損失になるのではないかと示唆した。末松安晴は、上述の動的単一モードレーザの実現のために、まだ未確定ではあったが将来の最低損失波長帯の長波長帯を想定して、長波長帯GaInAsP/InPレーザの実現を目指して研究を進めた。そして、その間に次第に分かり始めて来ていた、シリカ系光ファイバの最低損失の1.5μm帯におけるレーザの室温連続動作を、1979年に達成した。同年に、NTTの宮哲雄、照沼幸雄そして宮下忠らが極低損失光ファイバの試作に成功し、最低損失波長帯が1.55μm帯にあることが確定された。他にも、同年にKDD、NTT、そしてベル研の3ヶ所で1.5μmレーザが達成された。
この間に、光ファイバの材料分散がゼロになる波長が1.3μm帯に存在することが指摘された。そして、東北大学の川上彰二郎らは、1975年に、クラッドの形状を変えれば伝送容量を制限する伝搬定数の分散が零になる波長を変えられることを指摘した。