光ファイバーの用途

光ファイバーとは?

光ファイバーは、通常プラスチックまたはガラスでできている長いファイバーに光パルスを送信することによって機能するデータ伝送技術の一種です。光ファイバー通信伝送では、信号がより安全に移動するため、金属ケーブルが選択されます。光ファイバーは電磁干渉の影響を受けません。光ファイバーケーブルは、全反射を利用しています。

光ファイバーの種類

屈折率、使用される材料、および光伝搬のモードはすべて、利用可能な光ファイバーの種類に影響します。

以下は、屈折率に基づく分類です。

ステップ インデックス ファイバー:単一の均一な屈折率を持つクラッドに包まれたコアで構成されています。

グレーデッド インデックス ファイバー:ファイバー軸からの半径距離が長くなるにつれて、光ファイバーの屈折率は低下します。

以下は、使用された材料に基づく分類です:

プラスチック光ファイバー:光伝送用に、コア材料としてポリメチルメタクリレートが採用されています。

ガラス繊維:非常に細かいガラス繊維で構成されています。

以下は、光の伝搬モードに基づく分類です:

シングルモード ファイバー:これらのファイバーは、信号を長距離伝送するために使用されます。

マルチモード ファイバー:これらのファイバーは、短距離の信号伝送に使用されます。

コアの屈折率と伝搬モードを使用して、4 種類の光ファイバーが作成されます。

ステップ インデックス シングル モード ファイバー

グレードインデックスシングルモードファイバー

ステップインデックスマルチモードファイバー

グレーデッド インデックス マルチモード ファイバー

光ファイバーによるデータ転送はどのように機能しますか?

光ファイバーは、全反射の考え方に基づいています。ここで問題があります。光線が直線的に移動するため、膨大な量のデータを運ぶのが困難になります。その結果、曲がりのない長い直線ワイヤがなければ、この利点を活用することは非常に困難になります。この歪みを補正するために、光ケーブルはすべての光ビームが内側に曲げられるように構築されています (TIR を使用)。光線は、光ファイバーを通過する際に壁で跳ね返り、一方の端からもう一方の端にデータを送信します。素材の純度にもよりますが、ライトは長距離にわたって減衰しますが、金属ケーブルよりもはるかに遅い速度です.次のコンポーネントは、光ファイバー リレー システムを構成します:

光ファイバー通信のメリット

より広い帯域幅:

銅線ケーブルは帯域幅が限られており、主に音声伝送用に設計されています。光ファイバー接続は、同じ直径の銅線ケーブルよりも広い帯域幅を提供するため、より多くのデータを送信できます。光ケーブル ファミリーの中で、シングルモード ファイバーはマルチモード ファイバーの最大 2 倍のスループットを持っています。

高速化:

光ファイバー ケーブルの光伝送コアにより、データを伝送できます。光ファイバー ケーブルは、光の速度の約 31% でデータを転送するため、Cat5 または Cat6 の銅線ケーブルよりも高速です。ファイバー接続により、信号の劣化も軽減されます。

長距離:

信号は、328 フィートに制限されている銅線ケーブルよりも、光ファイバー接続を介してはるかに遠くまで到達できます。たとえば、10 Gbps のシングルモード ファイバー ラインは、約 25 キロメートルの距離にわたって信号を伝送できます。正確な距離は、ケーブルの種類、波長、およびネットワークによって異なります。

信頼性の向上:

光ファイバーの接続性は、温度変化、悪天候、または湿気の影響を受けません。これは、銅線ケーブルで問題になる可能性があります。さらに、ファイバーには電流が流れないため、データ伝送の中断を引き起こす可能性のある電磁干渉 (EMI) の影響を受けません。また、古いまたは摩耗した銅ケーブルのように発火することもありません。

より薄くて頑丈:

銅線は、光ファイバー線よりも太くて重いです。ファイバーはより大きな描画圧力に耐えることができ、銅よりも損傷や破損に対する耐性があります。

将来のためのさらなる柔軟性:

メディア コンバーターを使用すると、ファイバーを既存のネットワークに接続できます。コンバーターは、光ファイバー ケーブルを介して UTP イーサネット接続を拡張します。モジュラー パッチ パネル ソリューションは、毎秒 10 ギガビット、毎秒 40 ギガビット、毎秒 100/120 ギガビットの速度を備えた機器を組み合わせて、現在のニーズを満たすと同時に、将来の拡張にも対応します。これらのシステムには、さまざまなタイプのファイバー パッチ ケーブル用のさまざまなカセットを収納できるパネルが含まれています。

総所有コストの削減:

一部の光ファイバー ケーブルは最初は銅線よりも高価ですが、ファイバーの寿命と信頼性により、総所有コスト (TCO) を削減できます。技術の進歩に伴い、光ファイバー ケーブルと関連コンポーネントのコストは下がり続けています。

用途

以下は、光ファイバー ケーブルの最も一般的な用途の一部です。

• インターネット
• コンピュータ ネットワーキング
• 外科および歯科
• 電話
• 照明と装飾
• 機械検査
• ケーブルテレビ
• 軍事および宇宙用途

結論

コアは通常、光ファイバーの屈折率が低い透明なクラッド材で囲まれています。ファイバを導波路として動作させる全反射の現象により、コア内に光が保持されます。マルチモード ファイバーは多くの伝播経路または横モードを提供しますが、シングルモード ファイバーは 1 つのモード (SMF) のみをサポートします。マルチモード光ファイバは、シングルモード光ファイバよりもコア径が大きく、短距離通信回線や高出力伝送が必要な用途に利用されます。 1,000 メートルを超えるほとんどの通信回線では、シングルモード ファイバーが採用されています (3,300 フィート)。