光ファイバ
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 |