「光ファイバ通信技術」に関する世界最先端の研究開発状況をまとめた翻訳書です。原著は、第1巻目（1979年発行）以降、7,8年間隔で発行されてきたシリーズ書であり、本書はその第6巻目にあたります。内容的には、本技術において焦点となる「部品、材料技術分野」と「システム、ネットワーク技術分野」をバランスよく取り上げ、現在、世界第一線で活躍する研究開発者がそれぞれの得意分野を分担執筆している点が大きな特徴であり、T（テラ）ビット以降の今後の通信容量を持つ超々大容量・高速光通信時代を展望するバイブル的書籍になるものです。中でも、クラウド情報などの旺盛なインターネット需要により切迫している従来技術の限界を強く意識して、伝送容量を増加する空間分割多重化やモード分割多重化などの新たな着想や提案を多面的に報告している点が大きなポイントとなっています。上下巻合計2288頁（全43章）にわたる内容は、当分の間、本技術分野をリードし、世界における開発の指針となるものと思われます。研究開発の手助けとなる参考論文も多数収録され、さらに略語集や索引も充実している点も読者の理解を助けます。
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序章 全体像
・光ファイバ通信（第6版）について
・過去5年間の概観
・本書の構成
第I部：部品とサブシステム
第１章 分布帰還型ファイバレーザ
第２章 半導体フォトニクス集積送信器と受信器
第３章 光検波器と光受信器の進歩
第４章 通信応用のためのフォトニック結晶の基礎−フォトニック結晶レーザ−
第５章 高速高分子光変調器
第６章 低パワースイッチのためのナノフォトニクス
第７章 短距離応用のためのファイバ
第８章 空間多重化のための少数モードファイバ技術
第９章 マルチコア光ファイバ
第10章 プラスチック光ファイバとGbit/sデータリンク
第11章 高性能相互接続におけるハイブリッドと集積フォトニクス
第12章 高性能相互接続のためのCMOSフォトニクス
第13章 ハイブリッドシリコンレーザ
第14章 VCSELを用いたデータリンク
第15章 ASICにおけるコヒーレント送受信機能の実装
第16章 位相符号化信号の全光再生
第17章 超高速光時分割多重化
第18章 遠隔通信における液晶オンシリコン技術とその応用
略語集
索引
（以上上巻）
第II部 システムとネットワーク
第19章 ファイバ非線型性と容量：単一モードと多モードファイバ
第20章 市販の100Gbit/sコヒーレント伝送方式
第21章 Tbit/sスーパチャンネルの進歩
第22章 光衛星通信
第23章 デジタル信号処理と光通信システムへの応用
第24章 光通信の先進的符号化
第25章 超高次変調形式
第26章 多重搬送波伝送
第27章 光OFDMとNyquist多重化
第28章 多入力-多出力信号処理による空間多重化
第29章 モード結合と空間分割多重化システムに与えるその影響
第30章 軌道角運動量を用いる多モード通信
第31章 マルチコアファイバを用いる伝送システム
第32章 エラスティック光ネットワーク
第33章 再構成可能フォトニクスネットワークにおけるROADMノードアーキテクチャ
第34章 IPと光ネットワークの融合
第35章 エネルギー効率のよい遠隔通信
第36章 次世代インターネットのための都市域と基幹転送ネットワークアーキテクチャ
第37章 光ネットワークにおけるストリーミング/経路選択の新アーキテクチャ
第38章 高周波数(>10GHz)マイクロ波フォトニクスリンクにおける最近の進歩
第39章 1-100GHzマイクロ波フォトニクスの進歩：ファイバ無線技術を用いた全バンド光無線アクセスネットワーク
第40章 PON：最先端技術と標準化
第41章 波長分割多重化受動光ネットワーク(WDM-PON)
第42章 世界におけるFTTXの布設
第43章 現代の海底伝送技術
略語集
索引
（以上下巻）
訳者まえがき
序章 全体像
・序-1 光ファイバ通信（第6版）
・序-2 過去5年間の概観
・序-3 本書の構成
第I部 部品とサブシステム
第１章 分布帰還型ファイバレーザの進歩
1.1 まえがき
1.2 DFBファイバレーザ
1.2.1 まえがき
1.2.2 π位相シフトDFB型ファイバレーザ
■回折格子の書込み技術
■新しいDFBファイバ共振器の設計
■究極効率のインバース設計
1.2.3 DFBファイバレーザの光性能
■出力パワーと偏光
■波長範囲
■線幅とRIN特性
■位相・周波数雑音性能
■可変波長性
■パワーの向上−主発振器−パワー増幅器
1.2.4 多波長DFBファイバレーザとDFBファイバレーザアレイ
1.2.5 光伝送システムの実験
1.2.6 非通信応用におけるDFBファイバレーザ
1.3 まとめと将来展望
参考文献
第２章 半導体フォトニクス集積送信器と受信器
2.1 まえがき
2.2 要素技術
2.2.1 III−V族PIC
2.2.2 IV族PIC
2.2.3 III−V族とIV族のハイブリッド集積
2.2.4 PIC技術の比較
2.3 オンオフ変調用デバイス
2.3.1 OOK伝送用のIII−V族PIC
■OOK伝送用の単一チャンネルIII−V族PIC
■OOK伝送のためのIII−V族多チャンネルPIC
2.3.2 OOK伝送のためのIV族PIC
■OOK変調のためのIV族単一チャンネルPIC
■OOK伝送のためのIV族多チャンネルPIC
■空間分割多重化デバイス
2.4 先進的変調形式を用いるPIC
2.4.1 まえがき
■概観
■先進的変調形式のデバイスと性能
2.4.2 先進的変調形式伝送のためにIII−V族PIC
■先進的変調形式伝送用のIII−V族単一チャンネルPIC
■先進的変調形式伝送用のIII−V族多チャンネルPIC
2.4.3 先端的変調形式の伝送におけるIV族PIC
■先端的変調形式の伝送におけるIV 族単一チャンネルPIC
2.4.4 空間分割多重化PIC
2.5 将来動向
参考文献
第３章 光検波器と光受信器の進歩
3.1 まえがき
3.2 高速導波路型フォトダイオード
3.2.1 側面照射と消衰波結合の導波路フォトダイオード
3.2.2 分布型と進行波型光検波器
3.3 大パワーフォトダイオード
3.3.1 垂直入射の単一走行キャリア型フォトダイオード
3.3.2 大パワーWG型フォトダイオード
3.3.3 高線型性フォトダイオード
3.3.4 大パワー平衡型検波器
3.3.5 光検波器アレイ
3.4 シリコン上の長波長フォトダイオード
3.4.1 高速Geフォトダイオード
3.4.2 Si上のヘテロ集積III−V族フォトダイオード
3.5 APD
3.5.1 SACM型APD
3.5.2 低雑音APD
3.5.3 単一光子APD
3.6 むすび
参考文献
第４章 通信応用のためのフォトニック結晶の基礎−フォトニック結晶レーザ
4.1 まえがき
4.2 究極のナノレーザ
4.2.1 究極のレーザ実現に向けて
4.2.2 ナノ共振器と量子ドットシステムにおける量子反Zeno効果
4.3 広面積コヒーレントレーザ
4.3.1 広面積コヒーレント動作
4.3.2 格子点の設計によるビームパターン制御
4.3.3 青紫色領域への拡張
4.3.4 ビーム方向制御機能の実現
4.4 むすび
参考文献
第５章 高速の高分子化合物光変調器
5.1 まえがき
5.1.1 EO高分子化合物の利点
5.1.2 市販デバイス応用における要求条件
5.2 材料設計
5.2.1 EO高分子の設計と開発
■電子供与体
■ブリッジ
■電子受容体
■末端第2級基
■製品技術の現状
5.3 EO材料の特性評価
■電気光学高分子材料の特性評価法
5.4 EO基本性能の評価
5.4.1 電気特性
■伝導度
5.4.2 光学特性
■屈折率
■光損失
5.4.3 電気光学特性
■分極処理とEO係数r33
5.4.4 試作材料の測定結果
5.5 デバイス設計
5.5.1 ゼロチャープの単一駆動型EO変調器
■光導波路
■RF電極
5.6 ウェファ作製
5.6.1 EO高分子処理の基本
■基板洗浄
■金属スパッタ
■スピン塗布
5.6.2 導波路作製
5.6.3 分極処理
■プロセスの条件と背景
■r33と光損失
5.6.4 隣接モード阻止部の構造
■プロセスの条件と背景
■作製法
5.6.5 RF電極の作製
5.6.6 速度整合
■プロセスの要求条件と背景
■プロセス処理
5.6.7 ダイ切断
■プロセスの要求条件と背景
■端面被覆スリップの付着
■ダイ切断
5.7 むすび
参考文献
第６章 低電力スイッチのためのナノフォトニクス
6.1 まえがき
6.2 既存材料と新材料
6.3 スイッチ
6.3.1 電子制御スイッチ
■基本動作と消費電力の問題
■ナノフォトニクススイッチの性能指数
6.3.2 電子制御スイッチの例
■シリコンプラットフォーム上の電気光学高分子
■ハイブリッドプラズモニクス
■メタ材料ナノスイッチのモデル
■光近接界結合ナノ粒子を用いるナノスイッチのモデル
■シリコン電気光学スイッチ
■遅波スイッチ
6.3.3 全光スイッチ
■導波路と光非線型性を用いる全光スイッチ
■近接界結合量子ドットに基づく全光NOTゲート
6.4 まとめと結論
参考文献
第７章 短距離応用のためのファイバ
7.1 まえがき
7.2 多モードファイバにおける光伝搬理論
7.3 高データレート応用のためのMMファイバと光源の評価
7.3.1 帯域幅
7.3.2 ファイバ評価：HRDMD
7.3.3 光源の評価−円周内フラックス
7.3.4 EMBc基準
7.4 1Gbitと10Gbitイーサネットのためのシステムモデルと測定
7.5 低曲がり損失多モードファイバ
7.6 短距離応用における光ファイバの現状と将来動向
7.6.1 民生応用と極短距離ネットワーク
7.6.2 高性能コンピューティングに対する多モードファイバ
7.6.3 光相互接続のためのマルチコアファイバ
付録
参考文献
第８章 空間分割多重化のための少数モードファイバ技術
8.1 動機
8.1.1 背景
8.1.2 近代的な少数モードファイバ設計の目的
8.2 ファイバ設計のモード構造
8.2.1 直線偏光モード
8.2.2 分布型モード結合
8.2.3 群遅延差
8.2.4 伝搬距離によるDGDの累積
8.2.5 非ステップ屈折率型ファイバ
8.2.6 少数モードファイバの条件：再考
8.2.7 離散的モード結合の影響
8.2.8 FMFでサポートできるモード数
8.3 少数モード伝送に最適化したファイバ設計
8.3.1 初期の2モード光ファイバ設計
8.3.2 SDMに対するステップ屈折率型FMF
8.3.3 ステップ屈折率型ファイバ設計の変形
8.3.4 SDMのための2モードグレーデッド屈折率型FMF
8.3.5 2モードGRINファイバ：例1
8.3.6 2モードGRINファイバ：例2
8.3.7 多数モードへの拡張
8.3.8 FMFでサポートできるモード数：再考
8.3.9 スーパモ−ドの概念
8.4 少数モードファイバの測定
8.4.1 群遅延差
8.4.2 走行時間測定：インパルス応答
8.4.3 空間積分をしたFMF干渉測定
8.4.4 空間解像干渉測定
8.4.5 モード減衰の差
8.4.6 モード結合
8.5 将来展望
参考文献
第９章 マルチコア光ファイバ
9.1 まえがき
9.2 コア間漏話
9.2.1 マルチコアファイバにおける摂動伝搬定数を持つモード結合方程式とコア間漏話
9.2.2 モード結合係数の再定義
9.2.3 ランダム摂動があるときのパワー結合係数の一般式
9.2.4 曲がりと捩れの効果
9.2.5 ランダムな構造揺らぎの効果
9.2.6 緩やかでランダムなファイバ回転による平均漏話
9.2.7 漏話の統計的分布
9.2.8 漏話の抑圧
■モード結合係数の抑圧
■位相整合の抑圧
9.2.9 漏話抑圧の目標レベル
9.3 周囲コアの効果によるカットオフ波長変動
9.4 ファイバ断面積の有効利用
9.4.1 外側クラッドの厚さと外側コアの過剰損失
9.4.2 クラッド直径と機械的信頼性
9.4.3 コア配列
9.5 むすび
参考文献
第10章 プラスチック光ファイバとGbit/s光リンク
10.1 まえがき
10.2 プラスチック光ファイバの構造と作製
10.2.1 ステップ屈折率型プラスチック光ファイバ
10.2.2 グレーデッド屈折率型プラスチック光ファイバ
10.3 プラスチック光ファイバの減衰
10.3.1 吸収損失
10.3.2 散乱損失
10.3.3 低損失プラスチック光ファイバ
10.4 プラスチック光ファイバの帯域幅
10.4.1 モード間分散
10.4.2 モード内分散
10.4.3 広帯域プラスチック光ファイバ
10.5 プラスチック光ファイバの応用と将来展望
10.5.1 ステップ屈折率型大口径プラスチック光ファイバ
10.5.2 グレーデッド屈折率型プラスチック光ファイバ
参考文献
第11章 高性能相互接続におけるハイブリッドと集積フォトニクス
11.1 まえがき
11.1.1 短距離光相互接続
■架間（1〜10m）通信
■ボード間（0.1〜1m）通信
■チップ間（0.1m以下）通信
11.1.2 帯域幅，接続性，および遅延
11.1.3 エネルギーとパワー
11.1.4 コストと集積
■光エレクトロニクス集積
■エレクトロニクスと光エレクトロニクスの集積
■光エレクトロニクスと光の接続
■組立て
11.2 部品
11.2.1 導波路
11.2.2 多モード部品
■交差導波路
■曲がり導波路
■パワー分岐器／結合器
11.2.3 単一モード部品
■内部全反射の微小反射鏡
■導波路微小曲がり
■分岐器と結合器
■小型の導波路交差
11.3 アーキテクチャ
11.3.1 オンボード2地点間光リンク
■エレクトロニクス−フォトニクス間インタフェース
■チップ−導波路間結合
■光プラグ&プレイ
11.3.2 シャッフル型ネットワーク
■ボード端結合型光バックプレーン
■ボード中央部結合の光バックプレーン
11.3.3 光バス
■自由空間光学系バス
■金属中空導波路バス
■高分子光バス
11.3.4 光スイッチアーキテクチャ
■交点スイッチ素子
■多ポート数のスイッチ
■多段スイッチ
■波長選択スイッチ
11.4 展望
参考文献
第12章 高性能相互接続のためのCMOSフォトニクス
12.1 オンチップ相互接続と電力−システムアーキテクチャの観点
12.1.1 マイクロプロセッサアーキテクチャの進化
12.1.2 コア−メモリー間電気リンクの将来の拡張
■チャンネル帯域幅
■チャンネル密度
■エネルギー効率
12.1.3 オンチップ電気相互接続
12.2 フォトニクスネットワークアーキテクチャ
12.2.1 光リンクの設計と部品の開発
12.2.2 波長分割多重化
■提供可能な光帯域幅
■1次フィルタの実現
■高次フィルタの実現
12.2.3 チャンネル同期と熱安定化
12.2.4 変調器
12.2.5 検波器
12.2.6 オンチップ電気リンクのエネルギー
12.2.7 リンク集積の検討
■単一チャンネルリンクのトレードオフ
■全WDM リンクの評価
12.2.8 光損失見積り
12.2.9 光パワー源
12.3 将来のコア−DRAM間フォトニクスネットワーク
12.3.1 メモリーモジュールのアーキテクチャ
12.3.2 波長経路選択アーキテクチャ
12.3.3 現在と将来のアーキテクチャ研究の概観
■最先端の既存技術
参考文献
第13章 ハイブリッドシリコンレーザ
13.1 まえがき
13.2 ハイブリッドシリコンレーザの設計
13.2.1 ハイブリッドモード
13.2.2 電流閉込めと電流の流れ
13.2.3 ハイブリッドレーザのテーパ
13.2.4 他の重要な概念
13.3 ウェファ接合技術と作製法
13.3.1 直接ウェファ接合
13.3.2 接着接合
13.3.3 作製
13.4 実験結果
13.4.1 Fabry−Perot型レーザ
13.4.2 リング型レーザ
13.4.3 DBR型レーザ
13.4.4 DFB型レーザ
13.4.5 微小リング型と微小ディスク型レーザ
13.5 信頼性
13.6 専用ハイブリッドレーザとシステム実証
13.7 むすび
参考文献
第14章 VCSELを用いるデータリンク
14.1 まえがき
14.2 850nm VCSEL
14.2.1 VCSEL動作の基礎
14.2.2 VCSELの詳細設計
14.2.3 14Gbit/s VCSELの信頼性
14.2.4 28Gbit/s VCSELの設計
14.2.5 28Gbit/s VCSELの信頼性
14.3 長波長VCSEL（1.3〜1.6μm）
14.3.1 1.3μm VCSELを有する送受信器
14.3.2 1550nm長波長VCSEL
14.3.3 分布Bragg反射器型レーザ
14.4 28Gbit/s以上のデータレート
14.4.1 電気光学変調
■活性領域
14.4.2 光注入同期
14.4.3 VCSELによる先端的変調
■M値パルス振幅変調
■直交振幅変調
■離散マルチトーン変調
■無搬送波振幅位相変調
14.5 光相互接続技術
14.6 VCSELとシリコンフォトニクスの比較
14.7 むすび
参考文献
第15章 ASIC におけるコヒーレント送受信機能の実装
15.1 まえがき
15.2 ASIC設計の選択肢と限界
15.3 高速データ変換器
15.3.1 ADCのアーキテクチャ
15.4 高速信号処理アルゴリズムの実装
15.4.1 直交不平衡補償
15.4.2 波長分散補償
15.4.3 偏光追跡
15.5 データレート100Gbit/s以上でのソフトFECの実装
15.5.1 光通信におけるソフト判定復号化
15.5.2 低密度パリティ検査符号
15.5.3 LDPC符号の復号化
15.5.4 擬似巡回LDPC符号
15.5.5 擬似巡回LDPC符号の効率的符号化
15.6 異なる符号化概念の性能評価
15.7 むすび
参考文献
第16章 位相符号化信号の全光再生
16.1 まえがき
16.2 位相符号信号の再生手法
16.2.1 間接的PSK再生
■非線型光ループミラー
■4波混合によるリミッタ
■光注入同期
■飽和性吸収
16.2.2 直接位相再生
■形式変換を用いる再生
■位相敏感増幅
16.3 PSAに基づく位相再生
16.3.1 2相位相量子化の理論
■干渉計型PSA
■非干渉計型PSA
■干渉計型と非干渉計型PSAの比較
16.3.2 振幅雑音抑圧に対するPSAの飽和
■縮退PS−FOPAにおける飽和の実験的観測
16.4 ブラックボックスPSAによるBPSK再生
16.4.1 ポンプと信号の位相同期
16.4.2 ブラックボックス再生器の雑音抑圧機能
16.4.3 DWDMネットワークで発生した雑音の現場実験結果
16.4.4 PSA再生器におけるアナログ誤り訂正
16.5 MPSK位相再生
16.5.1 PSAを用いる多相位相再生
■多相量子化の概念
■多相位相量子化器の実装
■インラインPSA QPSK再生器
16.5.2 QPSK再生におけるその他の方法
■干渉計型（並列PSA型）のQPSK再生器
■干渉計型変調形式変換を用いるQPSK再生
16.5.3 柔軟なMPSK量子化
16.6 非線型材料の選択と全光信号処理の設計
16.6.1 3次非線型システム
16.6.2 2次非線型システム
16.6.3 半導体光増幅器
16.7 将来の動向と研究の方向
16.7.1 多波長の再生
16.7.2 他の先進的変調形式の再生
16.8 むすび
参考文献
第17章 超高速光時分割多重化
17.1 背景
■超高速非線型スイッチ素子と材料
17.2 基本的OTDMシステムとその構成部品
17.2.1 2地点間通信の重要機能
■パルス光源とパルス圧縮
■多重分離：単一チャンネル
■クロック抽出
■多値変調形式との両立性
17.2.2 先端的ネットワーク機能
■チャンネル識別と同時同期
■アド/ドロップ多重化
■10Gbit/sイーサネットパケットの同期とOTDM
17.2.3 劣化耐性を持つスイッチ
■タイミングジッタ耐性を持つ多重分離のための平坦トップパルス
■偏光無依存型スイッチ
17.2.4 1デバイスにおける全ビット処理−変換型機能
■直並列変換
■波長変換
■光再生
■640Gbit/sにおけるパケットスイッチ
17.2.5 伝送
■分散耐性
■640Gbaud伝送実験
■空間光変調によるTbaud伝送と分散補償
■伝送性能改善のためのRZ−NRZ変換の640Gbaud屋外試験
17.3 シリコンフォトニクスと超高速光信号処理
17.3.1 超高速光信号処理のためのシリコンフォトニクス
17.3.2 シリコンを用いたOTDM信号の光信号処理実証
■1.28Tbit/sの多重分離と，OOKとDPSKデータ信号の光サンプリング
■640Gbit/sの波長変換
■640Gbit/sの直並列変換
17.4 エネルギーの見通しと潜在的な応用
17.5 むすび
参考文献
第18章 遠隔通信における液晶オンシリコン技術とその応用
18.1 まえがき
18.2 ROADMと再構成可能な光ネットワーク
18.3 LCoSの背景と技術
18.3.1 非捩れネマティック液晶セル（Freederickszセル）
18.3.2 セルの構成
18.3.3 セルの駆動
18.3.4 空間光変調器
18.3.5 ホログラフィックFourier変換
18.3.6 ホログラフィックビーム操作
18.3.7 他のスイッチ技術との比較
■MEMS 光スイッチ
■2値の液晶スイッチ
18.4 LCoSを用いる波長選択型スイッチ
18.4.1 ポート間スイッチ
18.4.2 光パワー制御
18.4.3 スペクトル解像度
18.4.4 偏光無依存動作
18.4.5 ポート分離と消光比
18.4.6 位相応答
18.4.7 スイッチ時間
18.4.8 デバイス仕様の較正と特性評価
18.5 将来のネットワーク
18.5.1 容量制限の克服
18.5.2 ITUグリッドの先
18.5.3 エラスティックネットワーク
18.5.4 波長無依存，無指向，および無競合のROADM
18.6 LCoSの新しい応用
18.6.1 Fourier領域パルス整形と発生
18.6.2 マイクロ波信号処理
18.6.3 位相敏感型増幅
18.6.4 プログラム可能干渉計
18.6.5 先進的空間変調器
18.6.6 モードスイッチ
18.6.7 可変波長レーザ
18.6.8 プログラム可能な高解像度
18.6.9 その他の応用
参考文献
略語集
索引
（以上、上巻）
第II部 システムとネットワーク
第19章 ファイバの非線型性と伝送容量：単一モードと多モードファイバ
19.1 まえがき
19.2 ネットワークトラフィックと光システム容量
19.3 情報理論
19.3.1 基本概念
19.3.2 光通信との関連
19.4 単一モードファイバ：単一偏光
19.4.1 確率的非線型Schrodinger方程式
19.4.2 標準単一モードファイバの非線型容量
19.4.3 先進的単一モードファイバ
■ファイバ損失
■ファイバ非線型係数
■ファイバ分散
19.4.4 ファイバ容量の解析式
19.5 単一モードファイバ：偏光分割多重化
19.5.1 非線型伝搬：確率的Manakov方程式
19.5.2 PDMシステムの容量
19.6 マルチコアと多モードファイバ
19.6.1 マルチコアと多モードファイバの種類
19.6.2 モード数による容量の変化
19.6.3 多モードファイバに対する一般化Manakov方程式
19.6.4 少数モードファイバ
19.6.5 モード間交差位相変調
19.6.6 モード間4波混合
19.7 むすび
参考文献
第20章 商用100Gbit/sコヒーレント伝送方式
20.1 まえがき
20.2 光チャンネル設計
20.3 100Gチャンネル―願望から現実へ
20.4 サービス事業者ネットワークへの100Gチャンネル導入
20.5 商用100Gシステムが転送ネットワークに与える影響
20.6 商用100Gシステム後の展望
20.7 むすび
参考文献
第21章 Tbit/sスーパチャンネルの進歩
21.1 まえがき
21.2 スーパチャンネルの原理
21.3 変調
21.4 多重化
21.4.1 多重化方式の概説
21.4.2 シームレス多重化
■単一搬送波変調信号を用いるO−OFDM
■OFDM変調信号を用いるO−OFDM
21.4.3 ガードバンド付き多重化
■OFDM変調信号のガードバンド付き多重化
■Nyquistフィルタ単一搬送波信号のガードバンド付き多重化
21.5 検波
21.6 スーパチャンネル伝送
21.6.1 単一搬送波変調とO−OFDM多重化による伝送
21.6.2 OFDM変調とO−OFDM多重化に基づく伝送
21.6.3 Nyquist WDMに基づく伝送
21.6.4 スペクトル効率−距離積の最適化
21.7 ネットワークにおける意義
21.8 むすび
参考文献
第22章 光衛星通信
22.1 まえがき
22.1.1 回折の減少
22.1.2 利用できる帯域幅
22.1.3 商用に利用できる技術
22.1.4 自由空間レーザ通信の課題
■送信チャンネル
■光チャンネル
■受信チャンネル
22.2 レーザ通信リンクの送受信レベル
22.3 レーザビームの大気伝搬
22.3.1 大気の減衰
22.3.2 大気の放射
22.3.3 大気の擾乱
22.3.4 擾乱の軽減手法
■下りリンクにおける開口平均効果
■上りリンクのための多重ビーム
■下りリンクのための適応光学技術
■下りリンクの符号化と下りリンク送信器
22.4 宇宙応用のための光送受信器
22.4.1 FSO変調形式と感度の概説
22.4.2 送信器技術
■平均パワー制限の多重レート送受信器
22.4.3 受信器技術と性能
22.5 宇宙端局
22.5.1 宇宙端局
22.5.2 指向，捕捉，および追尾
22.5.3 飛翔体の光学機械装置
22.6 地上端局
22.6.1 地上端局−望遠鏡と光学機械装置
22.6.2 地上端局−上りリンク送信器
22.6.3 地上端局−捕捉，指向，および追尾装置
参考文献
第23章 デジタル信号処理と光通信システムへの応用
23.1 まえがき
23.1.1 光転送ネットワーク容量の最大化
23.2 デジタル信号処理とその機能ブロック
23.2.1 光コヒーレント受信器とデジタル信号処理機能
■波長分散補償
■非線型性補償デジタル逆伝搬のためのDSP
■光伝送実験におけるデジタル後方伝搬DSPの応用
■非線型性補償の代替法
■等化
■周波数オフセット補償
■搬送波位相抽出
23.3 非線型形態の光ファイバ伝送に対するDBPに基づくDSPの適用
23.3.1 光通信における非線型補償
23.3.2 単一チャンネル光伝送の性能
23.3.3 単一チャンネルデジタル逆伝搬
23.3.4 WDM伝送
23.3.5 中央チャンネルのデジタル逆伝搬
23.3.6 多チャンネルのデジタル逆伝搬
23.4 まとめと将来の課題
参考文献
第24章 光通信用の先進的符号化
24.1 まえがき
24.2 線型ブロック符号
24.2.1 生成行列
24.2.2 パリティ検査行列
24.2.3 符号化利得
24.3 グラフ上の符号
24.3.1 ターボ符号
24.3.2 ターボ積符号
24.3.3 低密度パリティ検査符号
24.3.4 擬似巡回2元LDPC符号の設計
■内径の大きな擬似巡回LDPC符号の設計
24.3.5 2元LDPC符号の復号化とBER性能評価
■2元LDPC符号のBER性能
24.3.6 多元LDPC符号
24.3.7 大きな内径のQC−LDPC符号に対する復号FPGAの実装
24.4 符号化変調
24.4.1 多値符号化とブロックインタリーブ符号化変調
24.4.2 偏光多重符号化変調
24.4.3 多元LDPC符号化変調
24.4.4 多次元符号化変調
24.5 適応型多元LDPC符号化変調
24.6 LDPC符号化ターボ等化
24.6.1 MAP検出
24.6.2 多値ターボ等化
24.6.3 LDPC符号化ターボ等化器の性能
24.6.4 I/Q不平衡と偏光オフセットにロバストな多値ターボ等化器
24.6.5 デジタル逆伝搬による多値ターボ等化
24.7 光ファイバ通信システムの情報容量
24.7.1 メモリーを持つチャンネルのチャンネル容量
24.7.2 BCJRアルゴリズムの前方反復による多値変調方式の情報容量の計算
24.7.3 コヒーレント検波を持つシステムの情報容量
24.8 むすび
参考文献
第25章 超高次変調形式
25.1 まえがき
25.2 QAM信号のスペクトル効率とShannon限界
25.3 QAMコヒーレント光伝送の基本構成と重要部品
25.3.1 コヒーレント光源
25.3.2 光I/Q変調器
25.3.3 コヒーレント光受信器と光PLL
25.3.4 デジタル復調器と等化器
25.4 高次QAM 伝送実験
25.4.1 1024QAM（60Gbit/s）単一搬送波伝送
25.4.2 256QAM−OFDMコヒーレント伝送
25.4.3 超高速OTDM−RZ/QAM伝送
25.5 むすび
参考文献
第26章 多重搬送波光伝送
26.1 光多重搬送波伝送の歴史展望
26.1.1 光多重搬送波伝送の変形
26.1.2 光多重搬送波伝送の研究動向
26.2 OFDMの基礎
26.2.1 OFDM信号の数学的定式化
26.2.2 離散型Fourier変換によるOFDMの実装
26.2.3 OFDMの巡回プレフィックス
26.2.4 光OFDMにおけるスペクトル効率
26.3 電子的FFTを用いる光多重搬送波システム
26.3.1 コヒーレント光OFDM
■コヒーレント光OFDMの原理
■線型下方変換と雑音抑圧のためのコヒーレント検波
26.3.2 直接検波光OFDM
■線型写像DDO−OFDM
■非線型写像DDO−OFDM
26.4 光多重化による光多重搬送波システム
26.4.1 全光OFDM
26.4.2 光スーパチャンネル
26.4.3 光周波数分割多重化
26.5 光多重搬送波伝送における非線型性
26.5.1 高スペクトル効率の長距離伝送
26.5.2 多重搬送波システムにおける最適シンボルレート
26.5.3 多重搬送波における情報スペクトルの限界
■2重偏光多重搬送波伝送システムにおけるFWM雑音の解析式の導出
■閉じた形の式の応用
26.5.4 多重搬送波システムに対する非線型性の軽減
26.6 光多重搬送波伝送の応用
26.6.1 長距離大容量システム
26.6.2 光アクセスネットワーク
26.6.3 屋内と自由空間の多重搬送波光システム
26.7 多重搬送波伝送の将来の方向
参考文献
第27章 光OFDMとNyquist多重化
27.1 まえがき
27.2 効率的多重化のための時間とスペクトル関数の直交整形
27.2.1 直交性の定義
27.2.2 送信器
27.2.3 チャンネル
27.2.4 受信器
27.2.5 チャンネル間干渉とシンボル間干渉の除去
■直交周波数分割多重
■直交時分割多重−sinc Nyquist型パルス
■sincl型スペクトルとsincl型パルス
■直交性の再検討−ICIとISIなしの受信
27.2.6 デジタル，電気，および光領域におけるパルス整形の比較
27.3 光Fourier変換を用いる多重化
27.3.1 電子Fourier変換処理
27.3.2 光Fourier変換型受信器
27.3.3 光Fourier変換送信器
27.3.4 光Fourier変換プロセッサ
■自由空間伝搬−Fourier変換レンズ
■導波伝搬−バタフライ配置によるFFT
■導波伝搬−縦続遅延干渉計によるFFT
■従来のフィルタで近似したFFT
■導波と自由空間伝搬の混合−アレイ導波路回折格子型ルータ
27.4 OFDM信号の符号化と復号化
27.4.1 OFDM送信器
27.4.2 OFDM受信器
27.4.3 OFDM伝送−全光実装の例
27.5 むすび
27.6 付録：数学的定義と関係式
参考文献
第28章 多入力−多出力信号処理による空間多重化
28.1 空間多重化による光ネットワーク容量の拡張
28.1.1 容量不足
28.1.2 空間多重化
28.1.3 SDMシステムにおける漏話管理
28.2 選択的モード励振をしたコヒーレントMIMO−SDM
28.2.1 信号の直交性
■時間と周波数における直交性
■空間と偏光における直交性
28.2.2 MIMOシステムの容量と故障
■無結合チャンネル
■ユニタリーモード結合チャンネル
■不足アドレスチャンネル
■分布雑音が付加されるチャンネル
■モード依存性損失を持つチャンネル
28.3 MIMO DSP
28.3.1 一般的な受信器DSP機能ブロック
28.3.2 チャンネル推定
■最小2乗チャンネル推定
■最小平均2乗チャンネル推定
28.3.3 適応型MIMO等化
28.3.4 MIMO等化器の演算量
28.4 モード多重化部品
28.4.1 モード多重化器の特性
28.4.2 モード多重化器の設計
28.4.3 少数モードファイバ用のモード結合器
■位相板を用いるモード多重化器
■スポットにおけるモード多重化器
28.4.4 マルチコアファイバに対するモード結合器
28.5 結合モード伝送のための光増幅器
28.5.1 少数モードファイバに対する光増幅器
■少数モードファイバにおけるRaman増幅
■不純物添加少数モード型ファイバにおける光増幅
28.5.2 マルチコアファイバにおける光増幅
28.6 システム実験
28.6.1 少数モードファイバによるMIMO−SDM単一スパン伝送
28.6.2 少数モードファイバにおける多スパンMIMO−SDM伝送
28.6.3 結合マルチコアファイバにおけるMIMO−SDM
28.7 むすび
参考文献
第29章 モード結合と空間多重化システムに与えるその影響
29.1 まえがき
29.2 光ファイバのモードとモード結合
29.2.1 光ファイバのモード
29.2.2 モード結合とその起源
29.2.3 モード結合モデル
■電界結合モデル
■パワー結合モデル
■行列伝搬モデル
■モード結合の形態
29.3 モード分散
29.3.1 結合モード分散
29.3.2 強結合形態における群遅延の統計
■ゼロトレースのGauss型ユニタリーアンサンブル
■群遅延分布
■少数モードファイバ
■多数モードファイバ
29.3.3 群遅延広がりの統計
29.4 モード依存性損失と利得
29.4.1 強結合のモード依存性利得と損失の統計
29.4.2 モード依存性損失と利得のモデル
29.4.3 ランダム行列の積の性質
29.4.4 モード依存性損失と利得の数値シミュレーション
■多数モードファイバ
■6モードファイバ
29.4.5 受信雑音の空間的な白色性
29.4.6 周波数とモードに依存する損失と利得
29.5 直接検波モード分割多重化
29.6 コヒーレントモード分割多重化
29.6.1 狭帯域システムの平均チャンネル容量
■チャンネル状態情報がないときの平均チャンネル容量
■チャンネル状態情報があるときの平均チャンネル容量
29.6.2 広帯域システムと周波数ダイバシティ
29.6.3 モード分割多重化のための信号処理
■多重搬送波信号
■単一搬送波信号
■信号処理の演算量
29.7 むすび
参考文献
第30章 軌道角運動量を用いる多モード通信
30.1 通信システムにおける軌道角運動量多重化の概観
30.2 OAMの基礎
30.3 OAMの発生，多重化/多重分離，および検波技術
30.3.1 OAMの発生
■円筒レンズ型モード変換器
■らせん型位相板
■空間光変調器
■ファイバ型モード変換器
30.3.2 OAM多重化/多重分離
■自由空間多重化/多重分離
■自由空間モード分類器
■集積型モード多重化器/多重分離器
30.3.3 OAM検波
30.4 OAM多重化を用いる自由空間通信リンク
30.4.1 OAM+WDMリンク
30.4.2 OAM+PDMリンク
30.4.3 空間領域におけるOADM+PDMの拡張性
30.5 ファイバを用いる伝送リンク
30.5.1 ファイバ設計
30.5.2 ファイバにおけるOAMの結合と制御
30.5.3 ファイバにおけるOAMの長尺伝搬
30.5.4 OAMを用いるファイバによるデータ伝送
30.6 OAMを用いる光信号処理
30.6.1 データ交換
30.6.2 アド/ドロップ
30.6.3 マルチキャスト
30.6.4 監視と補償
30.7 OAM通信における将来の課題
参考文献
第31章 マルチコアファイバを用いる伝送システム
31.1 マルチコアファイバへの期待
31.2 MCFの設計
31.2.1 MCFの種類
31.2.2 均一非結合型MCFにおけるコア間漏話
31.2.3 不均一非結合型MCFにおけるコア間漏話
31.3 MCFとの結合法
31.3.1 レンズ結合系
31.3.2 ファイバ型デバイスと導波路型デバイス
31.3.3 接続技術
31.4 非結合型コアを用いる伝送実験
31.4.1 初期の実証実験
31.4.2 コア数の拡張性
31.4.3 1R中継実験
31.5 MCF におけるLaguerre-Gauss型モード分割多重化伝送
参考文献
第32章 エラスティック光ネットワーク
32.1 まえがき
32.1.1 将来ネットワークの常態は変化すること
32.1.2 「通常の業務」がDWDMの選択肢とならない理由
32.2 実現技術
32.2.1 柔軟スペクトルのROADM
32.2.2 可変ビットレート送受信器
32.2.3 ネットワーク制御システムの拡張された役割
■管理プレーンの特徴
■制御プレーンの特徴
32.2.4 EON試行実験と他の試験事項
32.3 EONの将来像と新しい概念
32.3.1 EOPパラメータの柔軟な選択
32.3.2 スライス可能な送受信器
32.3.3 柔軟な顧客相互接続
32.3.4 スペクトル割当てと再割当て
32.3.5 波長管理に代わる需要ごとの接続管理
32.3.6 適応型復旧
32.4 EONと固定DWDMの比較
32.4.1 2地点間の比較
32.4.2 ネットワークレベルの比較
32.4.3 顧客ネットワークを含む比較
32.5 標準化の進展
32.5.1 DWDMネットワークアーキテクチャ
32.5.2 OTN写像と多重化
32.5.3 制御プレーン：ASON，WSON，GMPLS
32.5.4 柔軟なスペクトルの標準化
32.6 まとめ
第33章 再構成可能フォトニクスネットワークにおけるROADMノードアーキテクチャ
33.1 まえがき
33.2 ROADMノード
33.2.1 特性―必要最低限から高級まで
33.2.2 スイッチコアの進化
33.2.3 ROADMノードにおけるMUX／DEMUX区間
33.2.4 顧客側スイッチ
33.2.5 柔軟な送受信器
33.3 ネットワーク応用：研究と実証
33.3.1 動的光ネットワークにおけるCN−ROADMとCNC−ROADM
33.3.2 高速提供と低MTTRのための再生中継器の予備配備
33.3.3 波長グルーミングとトラフィックの経路再選択
33.3.4 波長復旧の自動化
33.3.5 オンデマンド帯域幅
33.4 互換性のある二つの将来展望
33.4.1 展望1：高度に動的なネットワーク
33.4.2 展望2：空間分割多重化システム
33.5 まとめ
参考文献
第34章 IPと光ネットワークの融合
34.1 まえがき
34.2 動機
34.2.1 ネットワークサービス
34.2.2 ネットワークアーキテクチャ
34.2.3 ネットワーク技術
34.3 背景
34.3.1 ネットワークの積層構造
34.3.2 管理，制御，およびデータプレーン
34.3.3 制御プレーンの機能
34.3.4 トラフィック管理
■経路選択と波長割当て
■グルーミング
34.3.5 復旧
■復旧の手法
■障害復旧
■保護切替え
34.3.6 マルチドメイン
■行路計算要素
34.4 標準化
34.5 次世代の制御と管理
34.5.1 駆動要因
34.5.2 新しい枠組み
■統治，決定，実行
■制御信号ネットワーク
■リソース表現
■最適化戦略
■共有保護
■最適リソース割当て
34.5.3 研究の発展：高不均質ネットワーク
参考文献
第35章 エネルギー効率のよい遠隔通信
35.1 まえがき
35.2 商用光通信システムの使用エネルギー
35.3 長到達距離の基幹伝送システム
35.2.2 アクセスネットワーク
35.2.3 スイッチと経路選択装置
35.2.4 オーバヘッドエネルギーと共通装置の制約
35.3 光通信システムにおけるエネルギー
35.4 伝送とスイッチのエネルギーモデル
35.4.1 伝送システムのエネルギーモデル
35.4.2 光増幅転送におけるエネルギー消費の下限
35.4.3 光送信器と受信器におけるエネルギー消費
■光送信器
■光受信器
35.4.4 伝送システムの下限
35.5 ネットワークエネルギーモデル
35.5.1 ネットワークエネルギーモデル
35.5.2 スイッチデバイスとスイッチ網
■アナログ型スイッチ：電気光学デバイス
■アナログスイッチ：半導体光増幅器ゲートアレイ
■デジタルスイッチ：CMOS
■スイッチ網：2×2クロスポイント
■パケットスイッチ
35.5.3 スイッチサブシステムのエネルギー
35.5.4 エンド−エンド間ネットワークのエネルギーモデル
35.5.5 ネットワークデータによるエネルギー予想の比較
35.6 むすび
参考文献
第36章 次世代インターネットのための都市域と基幹転送ネットワークアーキテクチャ
36.1 まえがき
36.2 ネットワークアーキテクチャの進化
36.3 転送技術の革新
36.3.1 IP/MPLS転送
36.3.2 100Gbit/s相互接続とコヒーレントDWDM伝送
36.3.3 光転送ネットワーク―ITU G.709標準
36.3.4 完全に柔軟なDWDMアド/ドロップ多重化とスイッチ
36.3.5 WSONとGMPLS制御プレーンの進歩
36.4 フォトニクス技術革新のネットワーク的価値
36.5 光転送革新のネットワーク的価値
36.6 展望
36.7 まとめ
参考文献
第37章 光ネットワークにおけるストリーミング／経路選択の新アーキテクチャ
37.1 まえがきと歴史的展望―接続型と非接続型光転送
37.2 主な種類の光転送の要点：OPS，OBS，およびOFS
37.2.1 OFS小史
37.3 ネットワークアーキテクチャの記述と階層構造
37.3.1 光ネットワークにおける新アーキテクチャの必要性
37.3.2 OFSアーキテクチャの原理
37.4 ネットワーク「容量」の定義と異なる光転送で達成可能な容量領域の評価
37.5 ファイバの物理的接続形態とノードの光スイッチ機能
37.6 ネットワークの管理制御機能と拡張可能なアーキテクチャ
37.7 メディアアクセス制御プロトコルと経路選択プロトコル
■基本OFS サービス
■超高速サービス
37.8 新しい光転送のための転送層プロトコル
37.9 コスト，電力消費，および遅延性能
37.10 まとめ
参考文献
第38章 高周波数(>10GHz)マイクロ波フォトニクスリンクの最近の進歩
38.1 まえがき
38.2 受信専用応用に対するフォトニクスリンク
38.2.1 変調器バイアス点の効果
38.2.2 平衡型光検波の効果
38.3 送信と受信用のフォトニクスリンク
38.3.1 広帯域TIPRx
38.3.2 高周波数TIPRx
38.4 まとめ
参考文献
第39章 1−100GHzマイクロ波フォトニクスの進歩：ファイバ無線技術を用いた全バンド無線アクセスネットワーク
39.1 まえがき
39.2 光RF波発生
39.2.1 光RF信号発生の概観
39.2.2 光RF波の種類
39.2.3 ODSBミリ波
39.2.4 OSSB+Cミリ波
39.2.5 OCSミリ波
39.2.6 変換効率
39.3 融合RoF伝送システム
39.3.1 複数RFバンドの発生と伝送
39.3.2 ベースバンド，マイクロ波，およびミリ波
39.3.3 低RF領域のミリ波無線サービス
39.3.4 60GHzサブバンド発生
39.4 むすび
参考文献
第40章 PON：最先端技術と標準化
40.1 まえがき-PON
40.2 TDM PON：基本設計と問題点
40.2.1 TDM PON標準の解説
40.2.2 第4世代：10Gbit/s PON
40.2.3 40Gシリアル
40.3 映像オーバレイ
40.4 WDM−PON：共通技術
40.4.1 注入同期型
40.4.2 波長再利用型
40.4.3 自己シード型
40.4.4 可変波長型
40.4.5 コヒーレント型
40.5 FDM−PON：動機
40.5.1 純FDM型
40.5.2 インコヒーレントOFDM型
40.5.3 光OFDM型
40.6 ハイブリッドTWDM−PON
40.7 まとめと展望
参考文献
第41章 波長分割多重化光受動ネットワーク
41.1 まえがき
41.2 WDM PONのための光源
41.2.1 分布帰還型レーザ
41.2.2 可変波長レーザ
41.2.3 スペクトルスライス型インコヒーレント光源
41.2.4 反射型光源
41.2.5 上り伝送のための再変調方式
41.3 WDM PONアーキテクチャ
41.3.1 波長経路選択アーキテクチャのWDM PON
41.3.2 放送−選択型アーキテクチャのWDM PON
41.3.3 リング/バス型アーキテクチャのWDM PON
41.4 長い到達距離のWDM PON
41.4.1 WDM PON到達距離の基本的限界
41.4.2 遠隔光増幅器による長到達距離WDM PON
41.4.3 コヒーレント検波による長到達距離WDM PON
41.5 次世代の高速WDM PON
41.5.1 波長無依存型光源の動作速度限界
41.5.2 RSOAの変調帯域幅とその等化技術
41.5.3 先進的変調形式の利用
41.5.4 超高速WDM PON
41.6 故障監視，位置検出，および保護技術
41.6.1 WDM PONのための故障位置検出技術
■従来型OTDRによりAWGを迂回する結合器をRNに追加する技術
■可変波長OTDRを用いる技術
■下り信号を用いる故障位置検出
41.6.2 復旧可能なWDM PON
■ファイバリンクの2重化によるネットワーク保護
■隣接ONUを通じて中断トラフィックを再経路選択するネットワーク保護
■隣接RNを通じて中断トラフィックを再経路選択するネットワーク保護
41.7 まとめ
参考文献
第42章 世界におけるFTTXの布設
42.1 まえがき
42.2 ファイバアーキテクチャの背景
42.2.1 受動光ネットワーク
42.2.2 2地点間アーキテクチャ
42.3 変形技術
42.3.1 B−PON
42.3.2 GE−PON
42.3.3 G−PON
42.3.4 次世代PON技術
■XG−PON
■NG−PON2
42.3.5 共存と波長計画
42.3.6 拡張到達距離システム
42.3.7 COの整理統合
■COの迂回
■COの移行
■COの削減
42.4 世界の現況とFTTXの布設
42.4.1 アジアにおけるFTTX
■KTの布設
■NTTの布設
■中国の布設
42.4.2 ヨーロッパとアフリカにおけるFTTX
■ブリティッシュテレコムの布設
■フランステレコムの布設
■ERテレコムの布設
42.4.3 アメリカにおけるFTTX
■AT&Tの布設
■グーグル社の布設："Think big with gig"
■ベライゾン社の布設
■PONを用いるケーブルテレビ統括事業者の布設
■北米におけるその他のFTTX布設
■中南米とメキシコにおける布設
42.5 今後の予測
42.6 まとめ
参考文献
第43章 現代の海底伝送技術
43.1 まえがき
43.1.1 到達距離，遅延，および容量
43.1.2 容量の課題
43.2 海底システムにおけるコヒーレント伝送技術
43.2.1 コヒーレント検波
43.2.2 コヒーレント検波による線型劣化補償
■分散補償
■偏光多重化と多重分離
■PMD補償
43.2.3 分散非補償伝送における非線型性の累積
43.3 帯域幅制約によるスペクトル効率の向上
43.3.1 線型フィルタによる符号間干渉の補償
43.3.2 マルチシンボル検波
43.4 Nyquist搬送波間隔
43.4.1 単一チャンネル変調形式におけるスペクトル成形
43.4.2 直交周波数分割多重
43.4.3 スーパチャンネル
43.5 星座図サイズによるスペクトル効率の向上
43.5.1 高次変調形式
43.5.2 受信器感度
43.5.3 符号化変調
43.6 将来動向
43.6.1 非線型補償
43.6.2 マルチコアと多モードファイバ
43.7 まとめ
参考文献
略語集
索引
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