ダイナミックレンジと波長確度を著しく向上させた波長可変光源

井上 憲人

キーサイト（Keysight Technologies）は、今年3月に新しい波長可変モジュール81606Aを発表した。国内では、それよりもわずかに遅れて4月に発表されたが、出荷はようやく始まったばかりの段階にある（図1）。

変化する通信市場の要求

新製品81606Aチューナブルレーザ光源は、「10年以上にわたり業界標準となっている81600Bから大幅に機能を拡張」した。狙いは、光コンポーネントメーカーの要求である、「より効率的なテストとテストマージンの改善」である。これらの要求に応えるために新製品は、ダイナミックレンジの大幅改善、絶対波長確度の4倍改善、掃引速度の40倍高速化を特長としている。
　測定器で使用されるチューナブルレーザに対する市場からの要求の背景には、光通信市場の変化がある。キーサイト・テクノロジーのエレクトロニックテスト事業部、ビジネスデベロップメントマネージャー、山中正樹氏は、テストシステムに対する市場からの要求は高密度波長分割多重（DWDM）、波長選択スイッチ（WSS）の進化から来ると指摘する。「フィルタが何段も重なるようなマルチデグリーROADM（設定変更可能な波長挿抜多重装置）では、今までの性能ではフィルタの形状が正しく計測できない。フィルタにフィルタがかかるので、測定システムに使用する光源にも、もっとダイナミックレンジが必要になった。ユーザーの要求として、もっとダイナミックレンジが欲しい、WSS量産関連ではもっと掃引速度を速くしないとスループットが上がらない、などの要求が数年前から来ていた」と話している。
　調査会社ヘビーリーディング（Heavy Reading）が、「次世代ROADMレポート」を発表したのは2010年11月。このレポートは、「より先進的なDWDMやROADM技術を使うことによってオペレーターは、光レイヤが伝送コスト削減に最大限寄与すること期待している」と当時の通信市場の要求を紹介している。
　オペレーターの要求に応えるROADMとして、この段階ですでにCDC（Colorless, Directionless, Contentionless）を特徴とするROADMが注目されるようになっている。CDCとは、波長、方向を問わず、ノンブロッキングであることを指しており、これが柔軟性のあるROADMの内容となっている。このようなROADMの中核となるモジュールが波長選択スイッチ（WSS）であり、ECOC2010では、フィニサやsantecなどのコンポーネントメーカーがROADM向けLCoSベースのWSS製品を発表していた。
　山中氏が指摘する市場の変化とは、自動的に波長や方向が切り替わる新機能を搭載したROADMノードへ向かう通信ネットワークの変化を指している。この動きが本格化してくると、測定器メーカーは同氏が指摘するようなコンポーネントメーカーの要求に対処しなければならなくなる。
　こうした要求に応えて、キーサイト（当時はAgilent）は、2011年9月にコンパクトチューナブルレーザ81960Aを発表している。この製品は、掃引速度も出力も2015年発表の新製品81606Aとほとんど変わらないように見えるが、山中氏は「中間グレードの製品」と位置づけている。

波長確度、ダイナミックレンジ向上

前世代の機種、81600Bチューナブルレーザモジュールと比較して、新しい81606Aは､絶対波長確度と波長再現性が4倍以上、両方向の掃引速度は波長確度に影響を与えることなく40倍、ダイナミックレンジは15dB大きくなって80dB以上になっている。
　波長確度の改善は、新しい波長リファランスユニットの利用によって達成されている。これはリアルタイムトラッキング速度と分解能を持ち、長期安定および±1.5pmの波長確度を（連続掃引、双方向）を可能にする内蔵ガスセルを用いている。新たな熱設計により残留温度の影響を補償することで、波長確度とパワー安定性に対する環境の影響を最小化している。
　この絶対波長確度は、コンパクト81960A、競合他社の最新製品と比較しても大きく差が出るところだ。例えば、81960Aは連続掃引モードが5nm/sから200nm/sまで選択できるが、掃引速度が速くなると波長確度は低下する。5nm/sでは絶対波長確度±5pm、200nm/sでは±15pmとなる。しかも200nm/sの掃引レンジは1528〜1608nmとなる。競合製品で掃引速度1〜100nm/s、絶対波長確度±5pmを表明しているものもあるが、81606Aの200nm/sで±1.5pmには及ばない。
　波長再現性は、掃引速度や掃引方向に関係なく±0.3pm。アクティブチューニングコントロールループを利用したスタティックモードでは±0.2pmになる。この点もコンパクト81960Aや競合他社製品は、1ケタ違うと言える。モードホップフリー動作は全チューニングレンジで標準。これはキャビティの共振器長とグレーティング角度が同時に変わるためである。これによって位相スリップが防げる。

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出典元
https://ex-press.jp/wp-content/uploads/2015/10/LFWJ1509-16-18.pdf