Definition：optical transponder
光トランスポンダーとは、光ネットワークにおいて光レイヤにおけるO-E-O（光-電気-光）変換と信号再生成を担い、クライアント信号とライン信号（ネットワーク側信号）との間で信号フォーマットおよび変調方式の変換を行う通信装置である。
具体的には、入力された光信号を受信し、いったん電気信号へ変換したうえで信号処理（再タイミング、再整形、誤り訂正の復号・符号化、変調方式変換など）を行い、その後再び光信号へ変換して送出する。
この装置の本質は、EDFAなどの光増幅器のように光信号をそのまま増幅・中継するものではなく、受信信号を一度完全に電気信号として復元し、論理的・電気的に再構成したうえで新たな光信号として再送出する点にある。これにより、伝送過程で蓄積した劣化（雑音、波形歪み、ジッタ、OSNR低下など）をリセットし、再生中継（リジェネレーション）の機能を提供する。
なお、3R再生（Retiming、Reshaping、Regenerating）に加え誤り訂正による訂正再生まで行うものは3R再生器（リジェネレーター）と呼ばれることもあり、トランスポンダーはこの3R機能を実装した装置として位置づけられる場合が多い。
典型的な構成では、トランスポンダーはクライアント側インタフェース（Ethernet、OTN、Fibre Channelなど）とライン側インタフェース（DWDM波長多重信号など）の間に位置し、送信時にはクライアント信号をコヒーレント光変調（QPSK、16QAMなど）へマッピングして送出し、受信時には逆に復調・誤り訂正・デマッピングを行う。
したがって光トランスポンダーは、単なる信号中継装置ではなく、異なる光ネットワーク階層間の信号フォーマット変換および物理層再生成を担う終端装置であり、長距離・大容量光伝送システムの基本構成要素である。
光トランスポンダーの歴史は、単一の発明というよりも、光通信の階層構造そのものの進化、すなわち、「電気再生中継 → WDM化 → 高密度統合 → コヒーレント化 → プラガブル化」という連続的な技術転換として理解するのが適切である。その中心には常に主要ベンダーの競争と技術統合の動きがあった。
初期の光通信（1980〜1990年代）は、まだトランスポンダーという概念が現在ほど明確ではなかった。長距離通信は主として電気再生中継器（regenerator）によって実現されており、信号は一定距離ごとに電気領域で完全再生されていた。この時代、Nokia（当時のNokia NetworksやTelecom系事業）、Alcatel（後のAlcatel-Lucent）が欧州を中心に光伝送装置の商用化を進めていたが、まだWDM前夜であり、トランスポンダーは単一波長・単一チャネル処理に近い存在であった。
1990年代後半になると、CienaがWDM（Wavelength Division Multiplexing）技術を商用化し、光通信アーキテクチャが大きく変わる。特に1996年にCienaが実用化した商用WDM装置は、複数波長を1本のファイバーで伝送する構造を実現し、その中核に「トランスポンダー」という明確な機能ブロックが組み込まれた。
この時点のトランスポンダーは、クライアント信号（SONET/SDH）を一度電気信号に変換し、固定速度の光チャネルへマッピングする装置であり、主な役割はレート変換と波長変換であった。Infineraはこの流れをさらに進め、2000年代初頭に「PIC（Photonic Integrated Circuit）」を用いたトランスポンダーの統合化を推進し、複数チャネルを一つのチップで処理するという構造革新をもたらした点で重要である。
2000年代に入ると、トランスポンダーは単なる変換器ではなく「光ネットワークの知能的終端装置」へと進化する。この時代の中心は、Alcatel-Lucent、Cisco、Nokia（Nokia Siemens Networks時代を含む）であり、ROADM（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer）との統合が進む。
特に重要なのは、トランスポンダーが「固定変換装置」から「ソフトウェア制御可能なマルチレート装置」へと変化した点である。この時期、OTN（Optical Transport Network）標準が整備され、トランスポンダーはOTUk/ODUk階層でのマッピング機能を持つようになった。これにより、信号は単なる波長変換ではなく、論理的なフレーム処理を伴うようになる。
2010年前後になると最大の転換点が訪れる。コヒーレント光通信の実用化である。この分野ではCiena、Cisco（Acacia買収以前の技術基盤を含む）、Nokia、Huaweiが主導した。
コヒーレント技術の導入により、トランスポンダーは以下のように再定義されることになる。
この結果、トランスポンダーは単なる電気変換装置ではなくソフトウェア定義された光信号処理装置となった。
Infineraはここでも重要であり、PICベースの統合コヒーレントトランスポンダーを早期に展開し、装置の小型化と波長あたりコストの低減を加速した。
2015年以降は、プラガブルコヒーレントDSPの時代である。Cisco、Nokia、Ciena、Acacia Communicationsなどが競争を展開し、トランスポンダーはシャーシ型装置から分離され、QSFP-DDやCFP2-DCOといったモジュールとしてルータやスイッチに直接実装されるようになる。
この変化は本質的に「トランスポンダーの脱装置化」であり、ネットワーク機器と光伝送装置の境界を曖昧にした。特にAcacia（後にCiscoにより買収）は、DSPチップベースのコヒーレントモジュール化を強力に推進したことで知られる。
2020年代に入ると、トランスポンダーはさらに抽象化され、「ホワイトボックス化」「オープンラインシステム化」へ進む。CienaやNokiaはROADMと統合したオープン光ネットワークを展開し、Infineraは大規模DCI（Data Center Interconnect）市場において高集積PICを活用した超高密度トランスポンダーを提供する。
この段階ではトランスポンダーはもはや単一装置ではなく、「DSP（電気）＋PIC（光）＋ソフトウェア制御」の三位一体システムとして定義され、オープンかつ柔軟な次世代ネットワークの基盤を支え続けている。
Mathematics is the language with which God has written the universe.