光ファイバ

読み:ひかりふぁいば / 英語表記:optical fiber

ガラスやプラスチックの細い線の中に光を通して、データを運ぶケーブル。光の通り道(コア)が細く、光が1つの経路だけで進むシングルモードは、速度も距離も有利で、長距離の通信に使われる。

イマシルちゃんの解説

光ファイバは、髪の毛くらいの細いガラスの中に光を閉じ込めて、遠くまで届ける線なんだ。
電気の代わりに光を使うから、雷や電気のノイズの影響を受けにくいんだよ。

光の通り道が太いタイプだと、光があっちこっちに反射しながら進むから、
到着する時間が少しずつずれて、信号がぼやけちゃうんだ。
通り道をうんと細くして、光がまっすぐ1本の道だけを進むようにしたのが、もう一つのタイプなんだよ。

より深い解説

構造

光ファイバは、中心のコアと、それを包むクラッドの2層でできている。コアの屈折率をクラッドより少し高くすると、光は境界で全反射を繰り返し、コアの中に閉じ込められたまま進む。

シングルモードとマルチモード

光が進む経路(モード)の数で、2種類に分けられる。

シングルモード(SMF)マルチモード(MMF)
コアの直径約10µm(細い)約50µm、62.5µm(太い)
光の経路1つ複数
モード分散起きない起きる
伝送速度速いシングルモードより遅い
伝送距離長い(数十km以上)短い(数百m程度)
光源半導体レーザLED、VCSEL(面発光レーザ)
費用光の部品が高い安い
主な用途拠点間、通信事業者の網、長距離ビルやデータセンターの中

マルチモードでは、経路ごとに進む距離が違うため、同時に出た光でも着く時間がずれる。これをモード分散といい、パルスの幅が広がって、前後の信号と重なってしまう。距離が長いほど、速度が高いほど影響が大きくなるため、マルチモードは高速・長距離に向かない。

イーサネットの規格の例

規格ファイバ伝送距離の目安
10GBASE-SRマルチモード約300m
10GBASE-LRシングルモード約10km
10GBASE-ERシングルモード約40km

規格名の SR は Short Range、LR は Long Range、ER は Extended Range の略である。

メタルケーブルと比べた特徴

特徴内容
電磁ノイズ光で伝えるため、電磁誘導の影響を受けない
伝送距離減衰が小さく、中継なしで長く伸ばせる
盗聴電磁波が外に漏れにくい
扱い曲げに弱く、接続には専用の工具や技術が必要

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