とことこロゴス
光ファイバ
ガラスやプラスチックでできた細い繊維の中に光を導き、光信号でデータを伝える伝送媒体である。
イマシルちゃんの解説
光ファイバは、光を使ってデータを運ぶ細い繊維だよ。
送信側の機器がデータを光の変化に置き換え、受信側の機器がそれを読み取るんだ。
中心にはコアという光の通り道があり、その周りを包むクラッドとの性質の違いで光を閉じ込めているよ。
光で伝えるので電気的な雑音に強く、建物の中や離れた拠点の間で大量のデータをやり取りする通信に使われているよ。
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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 |