光通信の旅は、人類が情報をより速く、より遠くまで伝達しようとする絶え間ない探求によって定義されてきました。古代のビーコンタワーやナポレオン時代の光学式セマフォラインから、19世紀の電信の発明まで、それぞれの節目は人々の間の距離を縮めました。1858年に敷設された最初の海底ケーブルは、大西洋を横断してモールス信号を送ることができ、グローバルな相互接続の夜明けを象徴しました。
その後の数十年間、電波が通信を変革しましたが、その帯域幅の制限と干渉の問題は、より良いメディアの必要性を明らかにしました。洗練された導電性および絶縁材料を利用した同軸ケーブルは、20世紀後半まで長距離伝送を支配しました。1960年代にチャールズ・カオとジョージ・ホッカムによって発見された、精製されたガラスが数キロメートルにわたって光を導くことができるという事実は、光ファイバー時代の始まりを告げました。1970年代にコーニングが低損失ガラスファイバーを導入したとき、現代のインターネットインフラの基盤が確立されました。
固体ガラスコアに依存する従来の光ファイバーとは異なり、中空コアファイバー（HCF）は、構造化されたガラス層に囲まれた中央の空気チャネルを通して光を導きます。その中でも、Double Nested Anti-Resonant Nodeless Fiber（DNANF）は、革新的な設計として際立っています。
このアーキテクチャは、反共振反射と抑制された結合を通じて機能し、光がガラスと相互作用することなく、空気コア内に閉じ込められるようにします。この革新は、従来のシリカファイバーを根本的に制限する主要な損失メカニズム、特にレイリー散乱を排除します。
DNANFの製造には、漏れ損失、表面散乱、およびマイクロベンディング効果を正確に制御する必要があります。これらはすべて、ファイバーの形状と波長に依存します。洗練されたモデリングツールを使用してこれらのパラメータを最適化し、幅広いスペクトルウィンドウにわたって安定した低損失性能を実現します。
最近の実験では、驚くべき結果が示されています。新しく開発されたHCF2ファイバーは、1550 nmで0.091 dB/kmという記録的な減衰を達成し、これまでに記録された中で最も低い光損失となりました。これは、従来のシリカファイバーの長年の性能障壁を上回っています。
記録的な低減衰に加えて、DNANFは優れた伝送ウィンドウを示しています。144 nm（18 THz）で0.1 dB/km未満、66 THzで0.2 dB/km未満の損失を維持しており、標準的なテレコムファイバーと比較して260％の改善です。
光時間領域反射率測定や繰り返しカットバック測定などの高度なテストにより、ファイバーの15 kmの長さにわたる均一な損失が確認されました。また、このファイバーは優れたモード純度（モード間干渉< −70 dB/km）を示し、超長距離通信に優れた信号品質を保証します。
その記録的な性能に加えて、中空コアファイバー技術は、次世代光システムに複数の利点を提供します。1550 nmでの色分散はわずか3.2 ps/nm/kmであり、従来のファイバーの約7分の1であり、複雑な分散補償の必要性を減らします。
伝送速度もハイライトの1つです。光は主に空気中を移動するため、伝播速度は固体コアファイバーと比較して最大45％向上します。空気ガイド構造はまた、非線形光学効果を抑制し、信号歪みなしに高出力および高データレート伝送を可能にします。
製造には、薄いガラスキャピラリーを使用した高度に制御されたスタックアンドドロープロセスが含まれます。約500 nmの厚さのキーレイヤーは、一貫した反共振挙動を達成するために正確に維持する必要があります。高度な顕微鏡検査とマルチ波長テストにより、幾何学的および光学的品質管理が保証されます。
DNANFの影響は、従来の通信システムを超えて広がります。シミュレーションによると、700 nmから2400 nmを超える波長範囲で効果的に機能し、さまざまな増幅システムとの互換性を可能にします。
たとえば、イッテルビウムベースのアンプ（≈1060 nm）は13.7 THzの帯域幅を提供し、ビスマスドープアンプはO/E/Sバンド全体で21 THzを提供し、ツリウム/ホルミウムシステム（≈2000 nm）は31 THz以上を提供します。これらのバンド用にDNANFをカスタマイズすると、現在の伝送帯域幅を5〜10倍に増やすことができます。
将来の設計では、より大きなコアと改善された機械的補強により、損失をさらに削減（約0.01 dB/km）できる可能性があります。このようなファイバーは柔軟性を犠牲にする可能性がありますが、その性能上の利点により、高出力レーザー輸送および超長距離通信に適しています。
DNANFは、光導波路エンジニアリングにおける画期的な一歩を表しています。超低損失、広いスペクトル帯域幅、および強化された信号安定性を組み合わせることで、より高速で、よりエネルギー効率が高く、より長距離のファイバーネットワークへの道を開きます。
アプリケーションは、テレコムインフラ、データセンター、産業用レーザー配信、センシングシステム、および科学計測器に及びます。これらは、精度と低損失の光伝送を必要とするあらゆる分野です。製造方法が成熟し、スケーラビリティが向上するにつれて、中空コアファイバーは次世代通信技術の基盤となることが期待されています。
このブレークスルーは、革新的な導波路設計により、ガラスファイバー伝送の長年の物理的障壁を実際に克服できることを示しており、光接続の新しい時代を切り開いています。
光通信の旅は、人類が情報をより速く、より遠くまで伝達しようとする絶え間ない探求によって定義されてきました。古代のビーコンタワーやナポレオン時代の光学式セマフォラインから、19世紀の電信の発明まで、それぞれの節目は人々の間の距離を縮めました。1858年に敷設された最初の海底ケーブルは、大西洋を横断してモールス信号を送ることができ、グローバルな相互接続の夜明けを象徴しました。
その後の数十年間、電波が通信を変革しましたが、その帯域幅の制限と干渉の問題は、より良いメディアの必要性を明らかにしました。洗練された導電性および絶縁材料を利用した同軸ケーブルは、20世紀後半まで長距離伝送を支配しました。1960年代にチャールズ・カオとジョージ・ホッカムによって発見された、精製されたガラスが数キロメートルにわたって光を導くことができるという事実は、光ファイバー時代の始まりを告げました。1970年代にコーニングが低損失ガラスファイバーを導入したとき、現代のインターネットインフラの基盤が確立されました。
固体ガラスコアに依存する従来の光ファイバーとは異なり、中空コアファイバー（HCF）は、構造化されたガラス層に囲まれた中央の空気チャネルを通して光を導きます。その中でも、Double Nested Anti-Resonant Nodeless Fiber（DNANF）は、革新的な設計として際立っています。
このアーキテクチャは、反共振反射と抑制された結合を通じて機能し、光がガラスと相互作用することなく、空気コア内に閉じ込められるようにします。この革新は、従来のシリカファイバーを根本的に制限する主要な損失メカニズム、特にレイリー散乱を排除します。
DNANFの製造には、漏れ損失、表面散乱、およびマイクロベンディング効果を正確に制御する必要があります。これらはすべて、ファイバーの形状と波長に依存します。洗練されたモデリングツールを使用してこれらのパラメータを最適化し、幅広いスペクトルウィンドウにわたって安定した低損失性能を実現します。
最近の実験では、驚くべき結果が示されています。新しく開発されたHCF2ファイバーは、1550 nmで0.091 dB/kmという記録的な減衰を達成し、これまでに記録された中で最も低い光損失となりました。これは、従来のシリカファイバーの長年の性能障壁を上回っています。
記録的な低減衰に加えて、DNANFは優れた伝送ウィンドウを示しています。144 nm（18 THz）で0.1 dB/km未満、66 THzで0.2 dB/km未満の損失を維持しており、標準的なテレコムファイバーと比較して260％の改善です。
光時間領域反射率測定や繰り返しカットバック測定などの高度なテストにより、ファイバーの15 kmの長さにわたる均一な損失が確認されました。また、このファイバーは優れたモード純度（モード間干渉< −70 dB/km）を示し、超長距離通信に優れた信号品質を保証します。
その記録的な性能に加えて、中空コアファイバー技術は、次世代光システムに複数の利点を提供します。1550 nmでの色分散はわずか3.2 ps/nm/kmであり、従来のファイバーの約7分の1であり、複雑な分散補償の必要性を減らします。
伝送速度もハイライトの1つです。光は主に空気中を移動するため、伝播速度は固体コアファイバーと比較して最大45％向上します。空気ガイド構造はまた、非線形光学効果を抑制し、信号歪みなしに高出力および高データレート伝送を可能にします。
製造には、薄いガラスキャピラリーを使用した高度に制御されたスタックアンドドロープロセスが含まれます。約500 nmの厚さのキーレイヤーは、一貫した反共振挙動を達成するために正確に維持する必要があります。高度な顕微鏡検査とマルチ波長テストにより、幾何学的および光学的品質管理が保証されます。
DNANFの影響は、従来の通信システムを超えて広がります。シミュレーションによると、700 nmから2400 nmを超える波長範囲で効果的に機能し、さまざまな増幅システムとの互換性を可能にします。
たとえば、イッテルビウムベースのアンプ（≈1060 nm）は13.7 THzの帯域幅を提供し、ビスマスドープアンプはO/E/Sバンド全体で21 THzを提供し、ツリウム/ホルミウムシステム（≈2000 nm）は31 THz以上を提供します。これらのバンド用にDNANFをカスタマイズすると、現在の伝送帯域幅を5〜10倍に増やすことができます。
将来の設計では、より大きなコアと改善された機械的補強により、損失をさらに削減（約0.01 dB/km）できる可能性があります。このようなファイバーは柔軟性を犠牲にする可能性がありますが、その性能上の利点により、高出力レーザー輸送および超長距離通信に適しています。
DNANFは、光導波路エンジニアリングにおける画期的な一歩を表しています。超低損失、広いスペクトル帯域幅、および強化された信号安定性を組み合わせることで、より高速で、よりエネルギー効率が高く、より長距離のファイバーネットワークへの道を開きます。
アプリケーションは、テレコムインフラ、データセンター、産業用レーザー配信、センシングシステム、および科学計測器に及びます。これらは、精度と低損失の光伝送を必要とするあらゆる分野です。製造方法が成熟し、スケーラビリティが向上するにつれて、中空コアファイバーは次世代通信技術の基盤となることが期待されています。
このブレークスルーは、革新的な導波路設計により、ガラスファイバー伝送の長年の物理的障壁を実際に克服できることを示しており、光接続の新しい時代を切り開いています。
