Tetsuya Hayashi

△怀疑公认的理论,自己彻底思考:开发出为下一代通信打开世界大门的多芯光纤

能让我成长为一名研究者的环境

我在研究生期间从事光纤传感器的研究。光学传感器检测光在光纤中传播的反射分量的变化,以实时准确地测量数据沿光纤的连续分布,如温度和拉伸应变。我研究这个课题是因为我发现光波的性质在科学上很有趣。在完成硕士课程后,我选择了在私营部门成为一名研究人员的道路,就像大多数日本研究人员和工程师一样,我的想法是,在学术界以外的领域进行研究活动将促进我的成长。

在加入住友电机后,我从事光纤传感器的研发工作,这是我在研究生阶段研究的延伸,有时我对结果可预测的开发活动感到不满意。我渴望一些未知的、新鲜的东西。就在那时,我被分配去研究光纤本身。我从事的是改进现有通信光纤性能的研究和开发工作,这导致了多芯光纤(MCF)的研究,我仍然致力于这一课题。

扩大传输能力的挑战

光纤是用来传输光信号的非常细的线。光纤极大地提高了数据传输的速度和容量,为以互联网为代表的现代世界复杂的信息社会奠定了基础。但是,随着智能手机和视频分发服务等各种网络服务的推出,通过网络的数据量每年都在增加。在基于波分复用*等创新技术不断改进扩展传输容量的同时,传统单模光纤(SMF)的传输容量已接近极限。

在SMF中,称为“核心”的中心部分被一层称为“包层”的同心覆盖,光被限制在核心中,并通过唯一的一种模式(光的路径)传输。为了克服SMF的限制,开始了空间分复用的研究,在光纤中增加更多的光路。在这一研究趋势下,我将MCF作为我研究和开发活动的重点。传统的光纤在包层中有一个芯,而MCF在包层中有多个芯,预计将极大地提高传输容量。另一方面,人们担心多芯的存在会导致SMF中不会出现的特性退化,而抑制这种退化是实际应用的主要挑战。

*波分复用:用不同波长的光传输多个信号,以增加光纤传输容量的技术

*波分复用:用不同波长的光传输多个信号,以增加光纤传输容量的技术
*波分复用:用不同波长的光传输多个信号,以增加光纤传输容量的技术

思考透彻,坚持不懈是我的职业风格

其中一个问题是核对核串扰(XT),这是核之间信号的相互干扰,降低了通信质量。通过实验,我发现可以产生比传统理论预测的更大的XT,并发现并证明了这是由于光纤弯曲导致芯间光的相位匹配。然后我开发了一种抑制XT的方法,通过相反地使用光纤弯曲来诱导光中的相位失配,我们实现了一种超低XT MCF,据我们所知,作为适用于长途传输的MCF,它仍然拥有最低的XT记录。使用超低xt MCF,第一次传输实验实现超过100tb /s/光纤(被视为SMF容量限制)是在2011年与国家信息与通信技术研究所和其他机构合作进行的。最近,与KDDI研究公司合作,在少模MCF上成功演示了超过10 Pb/s -比SMF容量限制(100 Tb/s)大100倍的超高容量传输实验,通过增加每个核中的模式数量来实现模式划分多路复用,除了抑制核到核XT。

我们还与贝尔实验室(现在的诺基亚贝尔实验室)合作,建立了一种允许XT和恢复接收器数据的方法。XT的允许使得芯之间的位置更接近,这具有通过与常规标准光纤相同直径的光纤传输更大体积的优点。另一方面,信号之间的到达时间差(模态色散)是一个主要的挑战,因为它们对恢复信息的计算复杂性有很大影响。然后,我们在一个新的原始设计中制作了一个耦合MCF,并显著抑制了模态色散,这对于实际的超长距离传输来说足够低。由于耦合MCF设计与住友电机所擅长的超低损耗光纤的制造工艺相兼容,在我们制造工程师的努力下,传输损耗也降低到与高质量超低损耗SMF相当的水平。

因此,在标准包层直径为125 μm的情况下,实现了一种适合超长距离传输的具有优异光学性能的耦合多芯光纤。我相信我能获得光学学会颁发的奖项,是因为我们的发展展示了一个切实可行的解决方案,以支持未来通信流量的增长。这对我作为一名研究人员来说是一个里程碑,我现在正在努力实现这些研究成果的实际使用和大规模生产。

作为一名研究者,我始终牢记,当我遇到新的现象或挑战时,我会回顾相关的已被接受的理论、论文和书籍,找出其中的疏忽或遗漏,并仔细思考,直到我能理解并信服为止。

研究包括不断接触未知或新的事物,并对其进行澄清。你可能会面临一个巨大的障碍。要克服它,你必须彻底地思考和坚持不懈地关心事情。这是我作为研究者的风格。坚持专业风格,我希望成长为一名能够推动技术进步的研究人员,创造出广泛支持社会的技术和产品。

配置文件

Tetsuya Hayashi

2006
进入住友电气株式会社分配到光通信实验室,一直从事光纤的研究和开发至今。

2009
开始多芯光纤的研究。

2013
因多芯光纤研究获博士学位。

2016
第三次获得光学学会(OSA) OFC领域李廷晔创新奖*,以表彰他在适用于超长距离传输的耦合多芯光纤方面的工作。

*李廷烨创新奖每年颁发给39岁或以下的年轻专业人士,他们在光纤通信会议(OFC)(世界上最大的光通信国际会议)和激光与电光会议(CLEO)(世界上最大的激光和光学电子学国际会议之一)期间展示了最具创新性的想法。

Tetsuya Hayashi

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