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光ファイバー (Optical Fiber) |
光ファイバーといえば 胃カメラ などをまず連想しますが、
体の中の、胃の内部がはっきり見えるのは本当に不思議です。
光は、屈折率が高い物質から低い物質に進もうとする場合に、ある角度（臨界角）以上の角度で入ろうとすると、
境界面で全部反射される性質を持っています。
これを 全反射 といいます。
左の写真はガラスのコップを逆さまにして、水中にそっと沈めたものです。
コップの中味は空気です。
コップは透明ですが、水*1 も
ガラス*2 も
空気より屈折率が大きいので、光はコップの壁面で全反射して、コップを持つ手を
鏡のように映しています。
全反射の身近な一例です。
光ファイバーは、この光の性質を巧みに利用したものです。
光ファイバーは、石英で出来ている屈折率の高いコアと、
屈折率の低いクラッドとの２層構造になっています。
コアの部分に光を照射すると、ファイバーを曲げても
コアとクラッドの境界面で光が全反射するため、光が外に漏れることはありません。
通信に使用するファイバーには MMF (Multi Mode Fiber) と SMF (Single Mode Fiber) があります。
| MMF (Multi Mode Fiber) |
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MMF は、コアの径が 50μm (0.05mm)、クラッドの径が 125μm (0.125mm)
のものが一般的に使用されています。 上図の通り、いろいろなモードの光が コアとクラッドの境界面で反射しながら伝搬するため、モード間の伝搬時間に差が生じます。 瞬間的なごく短時間の光信号でも、次第に信号の形が崩れるため、 長距離伝送には向いていません。通常 2km 程度までの伝送に使用されます。 反面、コア径が大きいため、発光素子との光の結合効率がよいという特徴があります。 |
| SMF (Single Mode Fiber) |
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SMFのコア径は 9μm (0.009mm。なんと、1/100mm より細い！) です。 単一モードの光だけを伝送するので波形の乱れがありません。 長距離伝送に向いていて、40km 程度の伝送ができます。 コア径が小さいため、発光素子との光の結合効率は悪くなります。 |
光ファイバーを使用した光通信には、
*1, *2 水の空気に対する屈折率は 約 1.33 ガラスの空気に対する屈折率は 約 1.5 です。
update; 2001.08.22
