データセンタ間接続向け高飽和出力半導体光増幅器

人工知能技術の伸長に伴うデータ通信量の増加背景に対し、アンリツ株式会社は高飽和出力と低雑音特性を両立した半導体光増幅器「AA3TB10EY」の販売を開始しました。本製品はデータセンタ間接続を担う光トランシーバモジュールに組み込まれ、高速データ伝送における光信号の増幅および品質維持に貢献します。

光トランシーバにおける信号品質確保と高密度実装の技術的課題
データ通信容量の急速な拡大に伴い、光通信システムでは4値パルス幅変調（PAM4）方式の標準化が進行しています。PAM4伝送では従来のNRZ方式と比較して信号レベル間の余裕が小さくなるため、増幅プロセスにおける信号波形の歪み抑制と雑音の低減が極めて重要となります。伝送距離の長距離化を図る光トランシーバにおいては、高出力時にも利得飽和を生じさせず、かつ雑音付加を最小限に抑える光増幅器の採用が不可欠となります。

さらに、モジュール内の基板面積の制約から、半導体光増幅器素子にはシリコンフォトニクスなどの光集積回路（PIC）プラットフォームへの高密度実装に対応する小型形状が求められています。

半導体光増幅器の光学的特性と実装構造
本製品は中心波長1310 nmの帯域において、11.5 dBmの高飽和光出力を達成するとともに、5.8 dBの低雑音指数を維持しています。光学的利得は10 dBを確保し、入力光の偏波状態による利得変動を示す偏波依存利得は1.5 dBに抑えられています。これらの特性により、多値変調信号であるPAM4信号の増幅処理において、入力波形の忠実性を維持した信号出力が可能となります。

実装形態には窒化アルミニウム製の小型セラミックキャリアに素子を搭載したチップキャリア方式を採用しています。この構造はシリコンプラットフォームとの物理的・熱的親和性を備えており、モジュール内部への高密度な組み込みを容易にします。

次世代光通信規格への適用と用途
本デバイスは、400GbE、800GbE、さらには1.6TbEに対応するER（Extended Reach）およびZR（Extended Reach with DWDM）仕様の各種光トランシーバへの組み込みに適合します。主要な適応領域には、データセンタ間を接続する長距離伝送機器や、光通信機器メーカーが製造する各種高密度光モジュールが含まれます。

追加文脈：本製品発表に含まれない技術仕様および競合ベンチマーク
1.31 μm（O帯）の半導体光増幅器（SOA）市場において、技術的評価基準としては飽和光出力（P1dBまたはPsat）、雑音指数（NF）、偏波依存利得（PDG）、およびチップ形態における熱抵抗値が挙げられます。同等帯域を対象とする既存のインジウム燐（InP）系化合物半導体SOAと比較した場合、本デバイスが示す11.5 dBmの飽和光出力および5.8 dBの雑音指数は、標準的なO帯個体素子と同等以上の高出力動作を実現しつつ、PAM4伝送における誤り率（BER）悪化を抑制する水準に位置します。特に1.5 dBの低い偏波依存利得特性は、偏波制御を必要としない受信・送信前置増幅構成において、システム全体の光学設計および回路構成の簡略化に寄与します。

編集：Evgeny Churilov, Induportals Media - AIによる改変

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