九州大学大学院総合理工学研究院の浜本貴一教授の研究グループは、超高速「モード選択」光源を世界で初めて実現した。テラビット級の高速動作を1素子で実現できる新しい半導体レーザーで、従来性能比10倍以上に相当する。

 スーパーコンピュータなどの情報処理装置内の信号伝送速度(配線速度)は、AIやビッグデータ解析などを背景に増加の一途をたどっており、近い将来、毎秒1テラビット(1兆ビット)を越える超高速の配線速度が必要となると予想されている。

 電気信号のままではテラビット超級の配線速度実現は困難。そこで注目を集めているのが、半導体レーザー光を用いた光配線技術だ。
 従来の半導体レーザーでは、直接変調速度が最高でも毎秒50ギガにとどまることから、発振波長の異なる半導体レーザーを複数個集積する必要があり、小型IT機器へ搭載するには規模が大きくなりすぎるという課題があった。

 そのような中、本研究グループは、単一の半導体レーザー素子でありながら、光の干渉効果を利用して“空間モード”(固有の光のパターン)を自由に選択発振でき、かつ、それぞれの空間モードを超高速変調できるレーザー光源を実現。今回は40ギガヘルツ超の高速周波数応答特性を実験的に実証したが、実際には各モードに対して100ギガヘルツ以上の周波数応答特性が得られている見込みで、10以上の異なる空間モードを100ギガヘルツ以上の周波数応答で動作することができれば将来は、テラビット超級光源が実現可能となる。

 本光モード選択光源の実現により、小型IT機器への超高速光配線技術の波及や、AI・ビッグデータ解析等のさらなる進展への寄与が期待されている。

 本研究成果は2018年3月11~15日にサンディエゴコンベンションセンターで開催される、光ファイバ通信国際会議(OFC 2018)にて開催された。

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