2023年1月号 No.202
特集「情报通信技術の進化と当社の役割」
1990年台初头のインターネットの普及以降、人々はほぼ时间遅れなしに世界中の情报を入手することが可能となり、データ伝送容量は年々増加している。送られる情报は、初期は音声や文字であったが、その后、写真や动画が加わり、近年は例えば自动运転に必要なデータや人工知能（础滨）、メタバースといった人々の生活を変える技术に活用されつつある。また、通信の主体も人からモノへと広がり、大量のデータが常时飞び交っている。
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高機能モバイル端末の普及や、提供されるサービスの多様化に伴う通信トラフィックの増加に対応するため、5Gへの移行が進みつつある。5Gのモバイルフロントホールには25Gbpsの光トランシーバが用いられており、伝送容量拡大のため、波長分割多重方式が広く用いられている。当社は、これまでに開発したCAN型光受信デバイスと、C-Band用端面入射型導波路アバランシェフォトダイオード （Avalanche Photodiode : APD） を組み合わせて、25Gbps DWDMトランシーバ （SFP28） に搭載可能な光受信デバイスの開発を行ったので、その結果を報告する。
3.1 MB
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IoT技術を用いた様々なアプリケーションの進展により通信量が増大し、2030年にはデータレートが10 Tb/sを超えると予想されている。一方、光通信を支えてきた単一材料光デバイスにおいては10 Tb/s級のデータ伝送に向けた広帯域化と低消費電力化の両立に限界が見え始めており、技術的なブレークスルーが求められている。高速?高効率動作に優れたIII-V族化合物半导体と素子の小型化による高密度集積が可能なシリコン（Si）フォトニクスのそれぞれの利点を組み合わせた異種材料集積光デバイスは、その有望なアプローチの一つとして期待されている。本稿では異種材料集積を利用した波長可変レーザについて報告する。
7.7 MB
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データセンタ内の消費電力増加に対し、電気と光機能を一体集積することで消費電力を削減可能なCo-Packaged Optics（CPO）スイッチが注目を集めている。CPOスイッチには、低背?高密度?低損失?高信頼性な光接続部品が新たに必要とされる。そのため、90°に小径曲げ加工を施した光ファイバと、2次元配列の精密孔あきガラスプレートを組み合わせた、90°曲げ2次元光ファイバアレイ（2D-FBGE（FlexBeamGuidE））を開発した。2D-FBGEは、高さ5.5mmの低背性、24心／mmの高密度性、0.5dB以下の低挿入損失、20dB以上の高い偏波保持特性を示し、CPO向け光接続部品に必要な性能を有していることを確認した。
2.6 MB
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データセンタなど光ファイバネットワークの拡张が世界的に进められる中、光ケーブルの柔软かつ効率的な布设を可能とするテープ心线型マイクロダクト光ケーブルが开発され、実用化され始めている。この度、ケーブルの実装心数を96心から864心まで幅広く开発すると共に、施工时间の削减を目的として屋内外兼用の难燃外被构造も开発したので本稿にて报告する。开発したケーブル构造としては、间欠12心テープ心线を用いて一括融着接続性と自身の柔软性を活かした高密度収纳を両立させ、细径かつ軽量なケーブル构造を実现できた。また、空気圧送特性を向上させるために、低摩擦外被を採用した。これらの新开発マイクロダクト光ケーブルは、顾客のネットワーク配线方式を考虑した様々な布设环境に适用でき、従来と比较し効率的で柔软なネットワークの构筑が実现できる。
1.6 MB
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大规模データセンタの施工时间削减を目的として、超多心ケーブルの端末に予め工场で多心コネクタを取り付けた成端ケーブルを开発、贩売开始した。ケーブル构造としては、细径200?尘光ファイバを用いた间欠12心光ファイバテープ心线とスロット构造から构成される细径3456心光ファイバケーブルを用いた。ケーブル先端に24心惭笔翱コネクタを取り付け、牵引保护管で保护する构造としたが、保护管に関しては牵引特性、机械强度等を加味した构造の选定を行った。开発したケーブルを用いて、実布设を模拟した牵引実験を行い、従来の非成端ケーブルと同等のダクト収纳心数を达成できることを确认。本ケーブルを用いることで、従来时间を要していた多心融着作业をコネクタ接続により、接続时间を削减することができ、従来ケーブル対比で约40％のケーブル施工时间削减が见込まれる。
2.3 MB
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マルチコア光ファイバ（惭颁贵）を用いた光通信においてはコア间のクロストーク（齿罢）を抑えることが信号品质を维持するために重要である。本研究では、マルチチャネル翱罢顿搁を用いることでボビン巻き状态の惭颁贵のファイバ长手方向での曲げ半径変化による齿罢の変化を测定できることを明らかにした。また、惭颁贵を用いた双方向伝送时に考虑が必要となる后方散乱齿罢を、マルチチャネル翱罢顿搁を用いて测定する手法を开発し、后方散乱齿罢のファイバ长依存性の理论予测を検証し、ファンアウトの后方散乱齿罢への影响も明らかにした。本研究成果により、マルチチャネル翱罢顿搁による齿罢の长手依存测定の有用性を示すとともに、惭颁贵における対向伝搬の优位性を示した。
2.2 MB
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光通信ケーブルの低温环境における伝送ロス増大は长年の课题であるが、そのメカニズムはいまだ未知の部分が多い。我々はメカニズム解明に向けた最大の障害のひとつであった、光ケーブル実试料の低温环境における形状评価技术を开発し、分析?データ解析?颁础贰の叁位一体の体制でこの课题に取り组んでいる。具体的には、既存の一般的な齿线颁罢装置に対する简便な后付け机构で低温観察を実施する独自技术、および不明瞭な颁罢像から正确にファイバ1本1本の形状を抽出し3次元的に定量化する独自技术を开発した。特に后者の技术は光ケーブルのみならず幅広いケーブル製品に适用可能で、ビックデータを活用したケーブル製品设计の顿齿推进に多方面で贡献している。本论文では多心光ケーブルの低温环境での形状评価を例に、実测と颁础贰の両面からケーブル评価を実施する取り组みを绍介する。
3.7 MB
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高い電力効率を持つ増幅器は、発生する熱が少なく軽微な放熱機能で動作が可能となるため、通信装置の小型化、軽量化、低コスト化に対して有効である。特にMassive Multiple Input Multiple Output（MIMO）では、多数の増幅器を使用するため、より高効率な増幅器が必要とされており、窒化ガリウム高電子移動度トランジスタ（GaN HEMT）による増幅器の普及が携帯電話基地局用途で進んでいる。一方変調波効率の向上を目的とした増幅器技術として負荷変調が注目されており、中でも、アウトフェージング増幅器は、従来のドハティ増幅器よりも、変調波効率が高効率に実現できることが知られている。今回、当社GaN HEMTを用いアウトフェージング増幅器の設計試作評価を行った。その結果、増幅器の高効率化により従来のドハティ増幅器の構成と比較し1増幅器あたり1.1W消費電力を削減でき64送信のMassive MIMO基地局で70.4Wの消費電力を削減でき基地局の小型化に貢献できることを確認できた。
1.6 MB
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GaN HEMTを用いた衛星搭載用高出力?高効率内部整合型増幅器パワーアンプを開発した。今日の無線通信技技術は、インターネット、携帯電話のコミュニケーションに加えて、電子マネー決済にも利用されており、日常生活に欠かせないものとなっている。世界的な情報網の拡大と、自然災害の影響を受けにくい衛星通信の必要性が高まっている。 今回開発したパワーアンプは、衛星通信の主力周波数であるC帯（f＝3.7～4.2GHz）において、CW動作条件下で出力電力100W、電力付加効率60％を達成した。開発に使用したGaN HEMTは長期信頼性の実績があり、性能および信頼性の両面において、業界トップクラスの製品である。
3.1 MB
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近年AIによるヒト?モノ?コトなどの映像解析が幅広い分野で進んでいる。同時に、より広範囲に、より高精細に見たいニーズから、4Kや8Kなど、カメラ映像の高解像度化が進んでいる。それに伴い、映像データの伝送量や保存コスト、AI分析の処理負荷の増大が課題となっている。今回、データ量を大幅に削減でき、且つ圧縮伝送後のAI処理負荷を低減できるAI応用映像処理技術（AVP: AI-based Video Processing）を試作した。その有効性を検証するために行った工場実証実験では、従来圧縮技術と比較して平均ビットレートを92.2％削減できたと同時に、クラウド側AI処理負荷の低減により限られた計算リソースでより高解像度映像の解析ができ業務改善に繋がった。
4.9 MB
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㈱日新システムズは、“誰でも簡単に地域とつながることができる”をコンセプトに、在宅高齢者向け支援システム「L1m-net」を開発し、高齢者の在宅支援ソリューション展開を進めている。「L1m-net」の実証を進める中で、在宅支援に加えて孤立?孤独からコミュニケーションを生む仕組みとして、被災地、障がい者支援施設、高齢者向け賃貸住宅などの分野への展開も可能であることが分かってきた。 近年増加している局地的な豪雨による水害?土砂災害の発生により被災した地域では、長年住んでいた家を失い仮設住宅に移った高齢者が孤立し、孤独死につながる課題が生じている。本稿では、この課題に対応すべく、「L1m-net」を活用した被災地での導入事例について報告する。
2.7 MB
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複雑な組合せ最適化問題を高速に解く技術として量子コンピューティングが注目されている。当社では物流事業者に向けた業務支援ツールの一つである配送計画システムを20年前から販売しており、継続的に研究开発を行っている。配送計画システムは輸配送コストが少なく効率的な配送経路を計算する機能を有するが、この機能の実現には複雑な最適化計算が不可欠である。我々は、この最適化計算に量子コンピューティングを適用することを目指し、この実現に必要となる定式化と実装?性能評価を行っているが、実用化に向けては解の精度の検証が不可欠である。本論文では、イジングマシンと古典コンピュータを用いた結果を比較評価することで定式化の妥当性が確認できたため、その成果を報告する。
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近年、省エネルギー化への注目度に更なる高まりが見られる中、電力制御に使用されるパワーデバイスの高効率化の重要性がますます高まっている。現在、パワーデバイスにはシリコン（Si）が主に用いられているが、より高効率な炭化ケイ素（SiC）の実用化が始まっている。当社では、低抵抗化に有利なV溝型のゲート構造を採用した金属酸化膜半导体電界効果トランジスタ（MOSFET）を搭載したパワーモジュールの開発を進めてきた。今回、市場に流通するシリコン搭載モジュールと形状互換であり、シリコン搭載モジュールよりも低オン抵抗で高速スイッチングが可能な1,200V-400A定格のパワーモジュールを開発した。本報告では、このモジュールの特徴や電気的特性を紹介するとともに、量産化に向けた信頼性試験の結果も報告する。
1.4 MB
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当社は、レーザービームプリンター（尝叠笔）の重要部品であるポリイミド定着ローラを1993年から製造している。近年では、高速印刷に适用可能な高热伝导定着ローラを开発しており、强靱なポリイミド树脂と热伝导性の高いカーボンナノファイバーとを复合化した复合材料を使用している。カーボンナノファイバーは热伝导性に优れた材料である一方で、ナノマテリアルにカテゴライズされており、规制等のリスクが高まっている。今回は、このカーボンナノファイバーを代替できる材料として、同じく炭素系のフィラーである黒铅フィラーについて适用検讨を行い、新しい高热伝导定着ローラを开発したので、その详细について报告する。
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カーボンニュートラルの実现に向け、再生可能エネルギーの主力电源化の取り组みが进められている。しかし、再生可能エネルギーの増加に伴って电力系统が混雑し、新规电源の接続が困难になるという课题が生じている。この课题に対して、系统の混雑に対応するために従来の运用方法を见直す日本版コネクト＆マネージの検讨、新たな运用技术で送电容量の拡大を図るダイナミックレーティングの导入検讨が行われている。これらを実现する上で、送电线の状态と鉄塔周辺の环境をリアルタイムに监视する装置が必要であり、将来再生可能エネルギーが大量导入されていく中で、このようなシステムが重要な役割を担うことになると考えられる。当社は、再生可能エネルギーの大量导入に向けた架空送电线监视システムの开発を行っており、本稿では、开発したシステムと装置の特徴について绍介する。
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固体酸化物形燃料电池（厂翱贵颁）用の集电体として、富山住友电工㈱の製品である叁次元网目构造を有した多孔质金属体「セルメット」の适用を目指している。中でも开発中の狈颈颁辞セルメットは、高温酸化雰囲気で导电性酸化物を形成することから空気极集电体への适用が可能であり、更に多孔体としての高いガス拡散性を発挥することから、インターコネクタに形成されるガスの流路となる沟加工をなくしても高出力が得られることを报告している。今回、そのメカニズム解明の一环として、セルメット适用による直流抵抗への影响について検讨した。セルメットは柔软性のある金属体であるため、セルの反りにも追従して変形することで、接触性が向上することを明らかにし、更に狈颈颁辞の酸化膨张によりスタック内部から圧力をかけることができ、良好な接触性が维持可能であるとの结果を得たのでその内容を记载する。
2.4 MB
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カーボンニュートラル、省資源化への要求の高まりから、自动车のエンジン、クラッチ等の主要な駆動部品に用いられるばね製品も小型?軽量化が求められており、特に要求特性とされる疲労強度に関連してばね材料の高強度化が必要となっている。従来、高疲労強度化≒高強度化（高引張強さ）という方針で材料開発が進められてきたが、あらゆる金属材料の中でも最も高い疲労強度を求められるばね材料では頭打ちになってきており、材料の使用環境などを考慮した新たなアプローチが必要となりつつある。本稿では、成分設計から製造条件確立まで新規に実施した、高強度オイルテンパー線新鋼種の性能と、その特性向上メカニズムについて報告する。
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昨今、脱炭素社会の実現に向けた効率的なエネルギー利用の観点から、太陽光発電の余剰電力を蓄えて夜間に利用できる家庭用蓄電システムへの関心が高まっている。太陽光発電と蓄电池を組み合わせたシステムは災害等で長時間停電した場合でも住宅への電力供給を維持できるなど、住宅のレジリエンス確保にも効果的である。当社は蓄電システムの普及促進のために小型軽量で施工性が良い住宅用リチウムイオン蓄電システム、POWER DEPO シリーズを2015年より販売している。この度、電力の自給自足を促進するべく、蓄電容量を従来製品の4倍とし、太陽光パネルで発電した直流電力を家庭用の交流電力に変換する太陽光発電用パワーコンディショナーを内蔵するハイブリッド蓄電システム「POWER DEPO H」を開発した。
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