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2015年12月11日

株式会社富士通研究所（注1）（以下简称，富士通研究所）开发了利用现有的光纤，将服务器间的光通信距离提高到2倍，达到200m的技术。

开发背景

随着数据中心处理能力的不断提高，服务器之间的通信量也增加，服务器间仅使用电通信变得越来越困难，而光互连（注2）具备增加通信速度和带宽的潜力。实现光互连需要将高速电信号转换成能在光纤中传输的光信号的光收发器。目前使用的服务器间数据传输用光收发器允许的传输速率高达25 Gbps。

随着大数据等大容量数据的处理日益增加，数据中心需要增加更多的服务器以及使用分布式处理来提高整个系统的处理能力，这使得数据中心规模扩大。由于服务器和使用面积的增加，需要服务器间的光通信能够覆盖更远的距离。

课题

通常用于服务器间连接的光纤被称为多模光纤，传输速度为25Gbps，最大传输距离约100米。当使用多模光纤时，光信号被分为多个传播方式（注3）在该光纤中传送。各种传播方式所发出的光信号在光纤的接收器侧被合成为输出光信号，但由于在不同的传播方式有不同的传输速度，输出的光信号高速特性在长距离时发生劣化。这种现象被称为模式色散（图1）(注4)。要覆盖更长的传输距离，必须减少模式色散。尽管已经有可以减少模式色散的特殊光纤，但是其价格是普通的多模光纤的1.5倍，而且使用它们时需要更换现有的布线。

开发的技术

富士通研究所开发了，通过在透镜和多模光纤之间插入中介光波导，减少现有多模光纤中的模式色散的技术。

该技术的主要特点如下：

1. 模式色散分析

光信号在光导波路和光纤中是以传播方式进行分析，而在将光信号从外部传到光导波路的透镜中却以光线追迹进行分析。因此，存在两种不同的分析方法。富士通研究所集成了在透镜传播中的追迹分析和在中介光波导与多模光纤中的传播方式分析，开发了综合分析在透镜、中介光波导和多模光纤中传播方式变化的技术。

该技术分析结果表明，插入一根芯宽为25μm，正好是光信号通过的多模光纤的芯宽一半的中介光波导，可以抑制低速传输方式（图1的传播方式3）发生，而且可以降低模式色散（图2）。

2. 减少模式色散的光发射器

基于该模式色散分析，富士通研究所设计了一种具有芯宽25μm的中介光波导的光发射器（图3）。制作了光发射机原型，与传统多模光纤比较结果，在传输速度为25 Gbps时，最大传输距离增加了1倍达200m。

效果

富士通研究所开发的本技术，光通信的距离达到传统技术的2倍，这将使被连接在一起的服务器数量可以扩大到4倍。这样就提高了大型数据中心服务器的分布处理能力。

今后

富士通研究所正努力生产出应用本技术的小型光收发机，目标在2017年度实现实用化。

注释

注1 株式会社富士通研究所：

社长 佐相秀幸
总公司所在地 日本神奈川县川崎市

注2 光互连：

利用光缆连接计算设备，诸如用于服务器之间的数据通信。

注3 传播方式：

光信号在反射用多模光纤的芯中，不断地经特定角度发射进行传播的路径。

注4 模式色散：

在多模光纤中光信号的传播方式不同，传播速度也不同的一种现象。