末松安治

末松安治
末松安晴の肖像-2006
生まれる	1932年9月22日（  (1932-09-22)92）[1] [3] 岐阜県[3]
国籍	日本語[1]
母校	東京工業大学[1] [3]
知られている	光ファイバー通信の発展に貢献
受賞歴	2015年天皇より文化勲章受章。 2014年日本国際賞[1] 2003年IEEE ジェームズ・H・マリガン・ジュニア教育賞[1] [2] 1996年紫綬褒章[1] 1994年C&C賞[1] 1994年ジョン・ティンダル賞[1] 1986 IEEEデイビッド・サーノフ賞[1]
科学者としてのキャリア
フィールド	光通信[3]
著名な学生	山本喜久[4]

末松安晴（すえまつ やすはる、 1932年生まれ）は、光通信技術を専門とする研究者、教育者です。彼の研究には、駆動用ダイナミックシングルモード半導体レーザーの開発や、大容量長距離光ファイバー通信技術の開発が含まれています。

末松安治は1932年9月22日、岐阜県生まれ。^[3]東京工業大学 で理学士号（1955年）と博士号（1960年）を取得。 [ ^{1] [3]} その後、東京工業大学教授となり、1989年に学長に就任。^[1]その後、新設された高知工科大学の初代学長[ ^5] を務め、後に国立情報学研究所所長^[1]に就任。1993年、光ファイバー、高性能半導体レーザー、集積光エレクトロニクスの理解と開発への貢献により、米国技術アカデミーの会員に選出された。^[要出典]

彼は少なくとも19冊の本と260本以上の科学論文を執筆している。^[2]

末松教授は光ファイバー通信の発展に貢献したことで最もよく知られています。彼は、高速変調下でも光ファイバーの光損失が最小となる波長領域と一致する安定した波長の光を生成する半導体レーザーを開発しました。^[6]

光ファイバー通信の最も古い実験は、1963年5月26日、東京工業大学の一般公開で末松教授らが行った（図1）。
光源はヘリウムネオンガスレーザー、変調器はADP結晶を用いた手作りの変調器で、音声信号に応答して偏光を回転させるために1,200ボルトの信号音声電圧を印加し、伝送媒体として光束ガラスファイバー、検出器として光電子増倍管を使用した。デシケーター内に保管されていたオリジナルのADPと、2008-7年に復元された実験のレプリカ（図1参照）は、2019年に国立科学博物館の未来技術遺産に登録された。

光は、人間が制御できる最も高い周波数の電磁波であり、大容量の情報伝送においては電波をはるかに上回る性能を持っています。光通信の研究は、米国、日本、英国などで進められました。光ファイバー通信の特性から、大容量の情報を長距離、世界中に伝送できる可能性があると考えられました。これを実現するために、次の3つの特徴を持つダイナミックシングルモードレーザー（DSMレーザー）（図2）の作成に焦点が当てられました。

（１）光ファイバー内での損失が最小限に抑えられ、長距離伝送を可能にする波長帯域で動作する（その後の研究の過程で、1.5マイクロメートルが理想的な波長帯域であることが判明した）。

（２）単一波長で安定動作し、単一モード光ファイバーの伝搬定数の分散による伝送容量低下の問題を克服する。

（３）波長を調整することで、複数の波長での通信に適応することができる。

まず、1972年から1974年にかけて、末松と彼の学生は、横モード用の屈折率導波路と、位相が半πの奇数だけずれて結合された2つの分布反射器で構成される、軸方向単一モード動作用の単一モード共振器を提案しました（図2）。 その一方で、末松は、1973年にドナルド・A・ケックらが提案したように光ファイバー内での損失が最小となる1.5マイクロメートルの波長帯で動作し、室温で連続動作する半導体レーザー用のGaInAsP/InP混晶の材料を1979年7月に開発しました。 これらの予備的な成果に続いて、末松と彼の同僚は、1.5マイクロメートル帯の材料を使用して、分布反射器を内蔵した集積レーザーを作成することに成功しました。 1980年10月、末松教授と学生たちは、急速な直接変調下でも安定して単一モードで動作し（図3、図4）、室温で連続動作する動的単一モードレーザーを製作した。このレーザーは、温度が変化しても安定した動作モードを維持したため、1.5マイクロメートル帯域内で波長を熱的に調整することができた。こうして、熱調整可能な動的単一モードレーザーが誕生し、1983年のヴァルデマール・ポールセン金賞、デンマークの光通信の歴史、1986年のデイヴィッド・サーノフ賞などに引用されているように、1.5マイクロメートルの高速ファイバーシステムの開発のきっかけとなった。完全な単一モード動作を実現するために、そのスペクトル挙動が徹底的に調査された。一方、産業界では、光ファイバー、光回路、光デバイス、変調方式、システム構造などの分野で研究開発が進められた。動的シングルモードレーザーの実現は、大容量・長距離光ファイバー通信の発展の原動力となり、1980年代末には商業的に応用され始めました。

これらのうち、末松らが1974年に提案し、1983年11月に古谷和人らと共同で実証した位相シフト分布帰還型（DFB）レーザー（図5）は、1985年に英国電気電子学会のエレクトロニクスレタープレミアム賞を受賞したように、高い生産歩留まりを有する熱可変ダイナミックシングルモードレーザーである。1990年代初頭から、長距離用の標準レーザーとして一貫して広く商業的に使用され、1994年にC&C賞を受賞した。多くの場合、広い波長領域をカバーするためにレーザーアレイが使用される（図6）。

一方、ダイナミックシングルモードレーザーの目標となる電気可変ダイナミックシングルモードレーザーは、1980年に末松らが提案し（図7）、1983年に実証されたいわゆる波長可変レーザーである。その後、東森雄一、吉國雄三、およびLarry Coldrenらによるマルチグレーティングピッチの分布反射鏡の導入により、可変波長範囲が拡大された。電気可変ダイナミックシングルモードレーザーは、微細な波長可変が可能であるだけでなく、別途特定の熱調整を必要とする他の光デバイスとともにPIC（Photonic Integrated Circuits）の形でモノリシックに集積できることから特に重要である。この波長可変レーザーは、関係者の努力により2004年頃に開発され、高密度波長分割多重（D-WDM）システムや光コヒーレントシステムで商用化され、2010年頃から本格的に利用されるようになった。

最も損失の少ない波長帯である1.5マイクロメートルにおける大容量・長距離の光ファイバー通信は、位相シフト分布帰還型レーザーや波長可変レーザーなどのダイナミックシングルモードレーザー（DSMレーザー）を光源として用い、光ファイバー、光デバイス、変調方式などの研究開発とともに発展してきた。この研究で開発された位相シフト分布帰還型レーザーは、陸上幹線系（1987年）、大陸間海底ケーブル（1992年）（図8）と長距離用として実用化され、現在もインターネットの発展を支え続けている。その後、2004年頃からは波長可変レーザーを光源として、高密度波長分割多重（D-WDM）システムや多値変調方式の光コヒーレントファイバーシステムが進展している。光ファイバー通信は地球を何万周も周回する高密度通信ネットワークを構成しており、中距離イーサネットなどの用途にも利用されている。また、FTTH では交換機センターから家庭までの光回線に 1.5 マイクロメートル帯の DSM ^[7]レーザーが使用されています。ファイバーの伝送性能は伝送容量の副産物であり、図 9 に示すように距離は年々指数関数的に伸びています。このように光ファイバーの情報伝送能力は、それ以前の同軸ケーブルの数十万倍に達し、情報伝送コストを大幅に引き下げました。これを反映して、1990 年代半ばには、Yahoo、Google、楽天などのネットワーク産業が次々と登場しました。光ファイバー通信が進歩し、インターネットが発達し、大量の知識を瞬時に伝達することが日常茶飯事になりました。2018 年には、インターネット人口は 390 億人に達し、世界人口の 52% を占めています。1960 年代の電気通信時代には、文明の基盤となる文書などの大量のデータは、書籍などの形でゆっくりと流通していました。一方、大容量かつ長距離の光ファイバー通信の普及により、書籍などの大容量の情報が瞬時にインタラクティブに利用できるようになりました。光ファイバー通信の研究は、情報通信文明への急速な移行に貢献しました。

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