成果報告書詳細
管理番号20120000001150
タイトル平成19年度~平成23年度成果報告書 次世代高効率ネットワークデバイス技術開発
公開日2012/10/20
報告書年度2007 - 2011
委託先名技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 公益財団法人国際超電導産業技術研究センター 日本放送協会
プロジェクト番号P07012
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約開発項目:平成19年度?平成23年度成果報告書「次世代高効率ネットワークデバイス技術の研究開発」
【光アップリンクモジュールの技術開発】電源雑音への耐性を強化したCMOSトランシーバLSIを試作し、100Gbps光トランシーバに組み込み、25Gbpsの擬似ランダム光信号を6.25Gbpsの複数チャネルに変換して受信するという信号速度変換動作を確認した。光トランシーバを用いハイビジョン画像信号伝送に成功した。
【超高速・省電力面出射レーザの開発】前年度に行った短共振器型レーザ素子の評価結果を踏まえて、レーザ素子の実用化に向けて素子単体の高速動作化検討を行った。その結果,40 Gbps動作を実証し,最終目標28 Gbpsを大きく上回る高速化に成功した。
【超電導回路技術開発】超電導単一磁束量子(SFQ)高速ADコンバータにより高速光信号波形のモニタリングを行うSFQリアルタイムオシロスコープを開発した。25Gbps光信号波形観測が可能な26Gbpsの入力帯域を持つ5ビットADCを開発した。
【LAN-SANシステム設計と実証】超高速光LAN-SANの光スイッチによるダイナミックな光パス切り替えを可能とするために、超高速OTDM伝送における新しいクロック配信技術を考案し実証した。本方式ではインバンド・クロックを実現し、受信側で高速で安定したOTDMチャンネル識別を可能とした。72Gbit/sスーパーハイビジョン非圧縮信号の配信・切り替え実演に成功した。
【集積化超高速全光スイッチ、OTDM-NIC技術開発】OTDM-NIC用に、シリコン導波路とISBT素子のモノリシック集積化の研究開発を進め、最終的にはサイズ1mmの超小型全光スイッチ素子を実現した。
【SHV配信LAN-SANシステム収容技術】24Gbpsのdual-green方式SHV信号を40GbpsのOTU3信号1本に変換する方式と72Gbpsのフル解像度方式SHV信号を40GbpsのOTU3信号2本に変換する方式を開発し、変換装置の設計/試作を行った。
【光NIC用省電力インタフェース技術】超小型40Gシリアル光トランシーバは40G VSR規格を満足するとともに、40Gbシリアルイーサネット規格を世界に先駆けて実現し、IEEE802.3bgでの標準化に貢献した。消費電力は5.6Wと約1/4の低電力化を実現した。
【高速直接変調レーザの技術開発】波長1.55μm帯AlGaInAs系単一モードレーザについては85℃での40Gbps直接変調動作を実現した。量子ドットレーザについては、波長1.3μm帯レーザにおいて、駆動電流固定で20℃から70℃までの温度安定25Gbps直接変調動作を実証した。
【高効率半導体光増幅器の技術開発】1.55mに発光波長がある量子ドット活性層を適用した250 mチャネル間隔を持つ4チャネルSOAアレイを試作した。チップ利得16dB以上、飽和出力15.8dBm以上の単体SOA同等の優れた特性を確認した。
【LAN-WAN間大容量信号変換技術】40Gイーサネット インタフェース変換CMOS回路において、4W以下を確認した。これによりLAN-WAN変換回路とあわせて14W以下となり目標である16Wを達成できた。
【入力ダイナミックレンジ拡大波長変換器】広範囲の信号光入力パワーで波長変換動作する半導体光増幅器(SOA)を開発した。波長変換動作時に入力信号光のダイナミックレンジとして10dBとなることを確認した。
英文要約Development of Next-generation High-efficiency Network Device Technology
(FY2007-FY2011) Final Report
(1) Advanced CMOS transceiver LSI tolerant to power supply noise was fabricated and applied to 100 Gbps optical transceiver. Using this modules, a high-resolution picture transmission was successfully demonstrated. (2) Ultra-high speed surface-emitting lasers: World-first 40-Gbps direct modulation of 1.3-μ m surface-emitting laser was demonstrated. This laser consists of a short-cavity InGaAlAs-based multiple-quantum-well distributed-feedback active stripe with length of 150 μm. (3) ISTEC has developed a Single-Flux-Quantum (SFQ) Analog to Digital Converter (ADC) for real time oscilloscope. A five bit ADC with 26 Gbps input bandwidth which guarantees to observe 25 Gbps optical waveform was developed and waveform measurement by 50 GS/s was achieved. (4) System design of ultrafast optical LAN-SAN: We have developed a novel clock distribution technology that allows dynamic optical path switching of ultrafast OTDM transmissions, which is one of the fundamental functions of the ultrafast optical LAN-SAN. Using this technology, a field demonstration of transmissions and dynamic switching of 72 Gbit/s Super Hi-Vision signals has been successfully demonstrated. (5) Integrated ultrafast all-optical switch and OTDM-NIC technology: A monolithically integrated ultra-fast all-optical switch with a size of 1mm was developed, which is an integration of ISBT all-optical phase modulation device and the interferometer. (6) To deliver SHV (Super Hi-Vision) signals over the 160-Gb/s optical LAN-SAN, equipment converting SHV signals to 40-Gb/s OTU3 (Optical Transport Unit-3) signals was developed. We designed and manufactured transceivers for 24-Gb/s dual-green SHV signals and transceivers for 72-Gb/s 8K-resolution SHV signals. (7) Low power interface technology for optical network interface card: We developed an ultra-small 40Gbps-serial optical transceiver. We have succeeded in demonstrating the world’s first optical transceiver for newly standardized 40G-serial Ethernet and contributed to standardization in IEEE802.3bg. It also satisfied the optical interface specification of 40G VSR. (8) High-speed lasers for direct modulation: For the AlGaInAs laser technology, 40-Gbps direct-modulation under a low driving current of 43mA at 85℃ was achieved in 1.55-µm-wavelength laser. As for the quantum-dot laser technology, temperature-stable 25-Gbps direct-modulation was realized in 1.3-µm-wavelength lasers. (9) Highly efficient semiconductor optical amplifiers: We have fabricated the four-channel-arrayed QD-SOA devices with a channel separation of 250μm. It was successfully confirmed that the arrayed SOA devices showed the distinguished characteristics with 16dB gain chip and 15.8 dBm saturation output power at 1.55μm. (10)LAN-WAN signal conversion technology: The interoperability among 40G LAN-WAN signal conversion circuit, 40GbE interface converter, 40G compact serial transceiver, and wide-dynamic range wavelength converter was conducted. We have successfully demonstrated seamless LAN-WAN signal conversion. (11) Wavelength converter with wide dynamic range: With feedback control from the photo diode to the semiconductor optical amplifier, the wavelength converter achieves 10dB dynamic range of the input signal power for wavelength conversion at 43Gbps.
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