技術情報

光ファイバー原理と通信

光ファイバー原理

光速高容量の情報を遠くへ伝達する必要不可欠な手段として普及しています。

図のように屈折率の異なる2つの細く透明な繊維状の材料で構成されています。

太さは

・コアの直径は8~100μm

クラッドの直径は125~140μmと極細いです。

伝送能力は

毎秒十数テラビット(1テラは1兆)に及ぶ広帯域性、

100Km当り1%以下の低損失を有し高速大容量の情報伝送が可能です。

コアは“石英”が使用されています。

石英(石英ガラス)は

・赤外線をよく通す。

・可視光線、紫外線(100nm)以上は殆ど通さない。

といった特徴です。

石英、それに近いファイバーケーブルには1.2~1.5μm程度の波長の赤外線が

使用されています。

 

屈折率ですが

コアは屈折率 1.47

周囲のクラッドの屈折率は 1.46程度(コアに対し少しだけ小さい)、

1%以下の差です。

多少曲がって使用(設置)されても屈折率の違いにより、コアとクラッドの境界面で

光が全反射を起こし、光の洩れなく(情報の洩れなく)遠くへ情報を伝達することが

可能になっています。

更に曲げが小さくなると(小さく曲げてしまうと)全反射を起こす臨界角未満の確度

となり、光の一部が透過し外部へ出てしまう『光の損失』が発生します。(曲げ損失)

 

 

光ファイバー通信

大容量伝送に適した光ファイバー通信は著しい低損変化、半導体レーザーの実現を

背景に目覚しく発展しています。

 

下記は光ファイバーの伝送特性です。光ファイバー通信の主な特徴にもなります。

・伝送帯域が広いため、大容量伝送に適している。

・伝送損失が低いため、長距離伝送に適している。

・消費電力が少ない。

・外部電磁界の影響を受けにくいため、(ノイズに強い)電気ノイズが多くても

設置、適用できる。

・アースが不要

・配線自体が細く軽いため、省スペースに適している。

・可塑性に優れている。

 

通信システムとしては

・電気を光に変換する半導体レーザー、

・光を電気に変換するフォトダイオード

上記の駆動回路、受信回路を用い、安定した長距離伝送、安定した通信状態が確保でき、

光ファイバ通信の優位性活かせます。

 

自然光を使用した無線通信と比較しても自然光自体が、拡散しやすく通信距離が短い。

また、天候、大気の状態に左右され常に安定した通信は実現できません。

 

光ファイバー通信は、光ファイバーにレーザー光を通すことにより、

数百キロ以上の距離に対応し天候、大気の状況に関係なく安定した通信状態が

確保できます。

 

 

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