6G通信向け光学・オプトロニクスの事業機会：伝送・RIS・受信・ケーブル・処理・チューニング・冷却・自己給電・センサー：市場・技術 (2027～2047年)

サマリー

さまざまな形態の光学技術およびオプトロニクスが、今後の無線通信の成功に不可欠であることから、大きな事業機会が生まれています。商業的な視点に立った本レポートは、2026年までの最新の調査の進展を含め、これらすべてを独自に網羅しており、常に最新の情報に更新されています。500ページに及ぶ本レポートでは、遠赤外線および可視光周波数を利用した光データ伝送、光再構成可能インテリジェントサーフェス (ORIS) と信号処理、近赤外線を利用する受動放射冷却 (PRC)、将来の光ファイバーケーブルとその代替技術などを取り上げています。

ユビキタスな光学・オプトロニクスが6Gフェーズ2を実現

6Gは主として2030年に導入が始まるとみられ、当初はインフラへの大規模な追加投資を抑えつつ、物理層より上位のレイヤーにおける抜本的な技術進歩によって性能向上を図ることになるでしょう。しかし、当初掲げられた6Gの目標を実現し、クライアントデバイスの販売減少を反転させるには、光学技術を大幅に活用するフェーズ2が不可欠となります。6Gが掲げる目標には、Tbps級のデータ伝送速度、1ミリ秒未満の遅延、ネイティブAI、ネイティブセンシング、ネイティブな高精度測位、5Gの10倍の端末収容密度などが含まれます。これらは、リアルタイムの脳・コンピューターインターフェース、高度なロボティクス、ホログラフィック通信、没入型のエクステンデッドリアリティ (XR) など、多様な次世代用途を実現するために十分な性能です。こうした用途を実現するため、通信には少なくとも0.1～0.3 THz帯および可視光通信を広範に追加する必要があります。

6Gの到達範囲とTbpsを実現するために不可欠な光技術

光ファイバーを介した中継はさらに増える見込みであり、その大きな進展として、2026年にロンドンで通常のケーブルを使用して450 Tbps、すなわち約5,000万本の映画を同時伝送できる規模の通信速度が達成されています。5Gにおける地理的なカバレッジ、屋内カバレッジ、空中・上空方向のカバレッジの不足は、6Gでは、近赤外線・可視光の太陽光発電を利用して多くのインフラを自己給電化することや、設備を光学的に透明化して目立たなくすることで、より多くの場所への設置を可能にすることで緩和されます。これには、伝搬経路におけるアクティブな光再構成型インテリジェントサーフェス (ORIS) の採用も含まれ、これにより通信範囲が拡大し、多くの新しいサービスが追加されます。また、オプトロニクスを用いた最高速度の処理およびRISのチューニングも検討されています。

より高い熱負荷に対応する光学技術

5Gと同様に、6Gにおいても、より高い電力と高温地域での運用が必要となり、その両方がさらなる冷却を必要とします。ここで、急速に台頭している選択肢が光学技術です。これは電力を必要とせず、光の反射といわゆる「大気の窓」を通じて宇宙空間へ直接近赤外線を放射することを組み合わせたものです。これを受動放射冷却 (Passive Radiative Cooling：PRC) と呼びます。

目次

第1章 エグゼクティブサマリーと結論

• 本レポートの目的と重点領域
• 本分析の調査手法
• 6G通信システムおよびハードウェアに関する17の結論、10点のインフォグラム
• 12件のSWOT評価
  • サブTHz、THz、近赤外線、可視光周波数を追加する6G
  • 6G向け光無線通信 (OWC)
  • 可視光通信 (VLC)
  • 6G RIS
  • 同時透過・反射型RIS (STAR-RIS)
  • 光無線通信 (OWC) 向け6G RIS
  • 昼間受動放射冷却 (PDRC) に関する2件のSWOT評価、派生技術および材料優先順位分析
  • 6G向け光信号処理
  • 6Gゼロエミッションデバイス (ZED) 向け太陽光発電
  • 6Gシステム設計におけるテラヘルツ・遠赤外線ケーブル導波路
  • 6Gシステム設計における光ファイバー
• 6Gシステム、材料、標準化ロードマップ：6項目
• 6G材料・ハードウェアおよび関連市場の市場予測：45項目、グラフ・解説付き
  • 概要
  • 光学・オプトロニクス関連6G材料・デバイス市場
  • 6G向け完全受動型メタマテリアル反射アレイ市場：OWCおよび全体
  • 6G RIS市場規模：アクティブ型対4種類のセミパッシブ型、周波数別
  • 6Gインフラおよびクライアントデバイス向けの光学系・総合熱管理材料/構造市場
  • 主要3種類の固体冷却市場
  • 商用製品における地上用放射冷却性能
  • スマートフォンおよびその後継端末の世界販売台数
  • 6G対5G基地局市場：年間販売台数
  • 6G基地局市場が成功した場合の市場規模
  • 熱メタデバイス市場：赤外線を含む2つの用途セグメント別

第2章 イントロダクション

• 概要：これまでの教訓と計画されている6Gハードウェア構成
• 6G成功に不可欠な光学・オプトロニクス技術
  • 概要
  • 6Gにおける光学/オプトロニクス採用拡大-8つの候補技術
  • 計画されている6G周波数帯と研究対象周波数帯の不一致が、新たな競合技術の台頭を招く可能性
  • 6G向け光無線通信 (OWC) のSWOT評価
  • 可視光通信 (VLC) のSWOT評価
  • 近赤外線冷却、6G RIS、または6G反射アレイを備えた光学的に透明なスマートウィンドウおよび外装材
• 6G材料で予想される抜本的な進歩
  • 「箱の中の部品」からスマートマテリアルおよびメタサーフェスへ移行する6Gの強いトレンドとSWOT評価
  • 光学用途を含む6Gにおけるメタマテリアルの位置付け
  • メタマテリアルおよびメタサーフェス全般のSWOT評価
  • 6G OTA、T-RIS向け電気機能化透明ガラス
  • 6G向け光量子コンピューティング
• 参考文献：2026年までの学術研究の進展ほか

第3章 6G向けインフラおよびクライアントデバイスに関わる光無線通信

• 最新研究を含む光無線通信 (OWC)
  • OWCの対象範囲と可能性、最新研究の進展
  • 衛星間および航空機・衛星間の光衛星ネットワーク
  • 光地上局：Airbusの事例
  • 6G通信におけるOWCの重要性：2025～2026年までの研究
• 2025年の研究を含む光6G通信
  • 概要
  • インフォグラム：6Gにおける光学・オプトロニクス通信ハードウェアの重要性
  • インフォグラム：遠赤外線 (THz)、近赤外線、可視光を追加した潜在的Tbps級6Gネットワークにおける光ファイバーとOWC
  • 最新の関連研究
  • 6G非地上系ネットワーク (NTN) への応用：6G-NTNの動向
• 6G対応クライアントデバイスにおける光学技術の採用拡大
  • 人が直接操作する端末：スマートフォンなど
  • 2027～2047年に予想される進展
  • スマートフォン向けVLCおよびVLC処理に関する2025年の研究
• 2026年の研究で明らかになった将来のOWC用レーザー、レーザーダイオード、光検出器、その他のOWCフォトニクス
  • レーザー
  • 将来の6G OWC向けLED、レーザーダイオード、フォトニック受信機、その他のデバイスおよび材料

第4章 6G向け光再構成可能インテリジェントサーフェス (ORIS) および光チューニング

• 概要
• ORISと呼ばれる光通信向けRISとSWOT評価
• ORISの実装手法
• 長距離、地下、水中、宇宙におけるOWCとRIS：最新研究の進展
• 短距離・屋内OWCとRIS：最新研究の進展
• 6G向けメタレンズと最新の進展
• ミラーアレイ型ORISの設計・応用と最新の進展

第5章 近赤外線受動放射冷却 (PRC：昼間受動放射冷却PDRC)

• 概要：6G要件、SWOT評価、2027年の成熟度曲線
• PRCの基礎：定義、起源、目的、6つの観点からの比較
• 2025～2026年の材料分析：塗料、マルチモード、多機能型PRCの進展を含む
• 新興PRC用途：データセンター、建物、水回収、太陽光パネル、衣料、フレキシブルエレクトロニクスなど
• PRCメーカー12社のプロファイル
• 参考文献
• PRCの欠点を克服する派生技術

第6章 光信号処理 (OSP)、多機能型6Gインフラ・クライアントデバイスとしての太陽光発電、遠赤外線THz導波路・ケーブル、光ファイバー、オプトロニクスセンサー

• 概要
• 6G向け光信号処理 (OSP)
• 6Gエネルギーハーベスティングにおける光学・オプトロニクスの位置付け
• 太陽光発電およびその派生技術が6Gで極めて重要となる理由
• 6G導波路およびケーブルの設計・材料：SWOT評価および最新研究の進展
• オプトロニクスセンサー：フォトニック、赤外線、LiDAR、光電子メムトランジスタ、光電、太陽光発電

第7章 6G材料・ハードウェアに関わる35社：製品、計画、特許、Zhar Researchによる評価

• 概要：メーカーの事例や特許出願動向を含む、今後予想される6Gハードウェアの状況-Apple、Intel、Cisco
• AGC (日本)
• Airbus (欧州)
• Alcan Systems (ドイツ)
• Alibaba (中国)
• Alphacore (米国)
• China Telecom、China Mobile、China Unicom、Huawei、ZTE、Lenovo、CICTによる共同プロジェクト (中国)
• Ericsson (スウェーデン)
• Fractal Antenna Systems (米国)
• Greenerwave (フランス)
• Huawei (中国)
• ITOCHU (日本)
• Kymeta Corp. (米国)
• Kyocera (日本)
• Metacept Systems (米国)
• Metawave (米国)
• NEC (日本)
• Nokia (フィンランド) /LG Uplus (韓国)
• NTT DoCoMo、NTT (日本)
• Orange (フランス)
• Panasonic (日本)
• Pivotal Commware (米国)
• Qualcomm (米国)
• Samsung Electronics (韓国)
• Sekisui (日本)
• SensorMetrix (米国)
• SK Telecom (韓国)
• Sony (日本)
• TeraView (米国)
• TOPTICA (ドイツ)
• Vivo Mobile Communications (中国)
• VTT (フィンランド)
• ZTE (中国)