光ファイバーケーブルの構成

図1
光ファイバーケーブルの構造

コア ― 接続された光源から受信装置に、光学データ信号を実際に伝送する物理的な媒体です。芯はガラス製またはプラスチック製の単一の連続した素線で、そのサイズを外径寸法で表示します(単位:μ(ミクロン))。コア径が大きいほど、光量を多く入力できます。
光ファイバケーブルの最も魅力的な点として、ケーブルの卓越した柔軟性、および驚くほど軽量であることがあげられます。(図1参照)
光ファイバケーブルのサイズはコア径で表わします。一般的によく使用されるケーブルは2種類で、サイズが50μ、62.5μのものです。

クラッド ― 光ファイバのコアを取り囲む薄い層で、光ファイバケーブルの端から端までデータが伝送されるように、光波を屈折させる境界の役割を果たします。

被覆 ― コアとクラッドを取り囲むプラスチックの層で、光ファイバを補強して衝撃を吸収します。このため、ケーブルを過度に折り曲げても充分に保護されます。被覆もμ(ミクロン)単位で表され、その値は250μです。
光ファイバケーブルの接続や終端処理を行う場合、専用のストリッピングツールを使用して被覆を剥がしてください。化学的に剥がすことが可能なものもあります。

補強繊維 ― ケブラー(Kevlar)などが使用され、ケーブルの引張り強度を高めます。シースの中がゼリー状になったものもあり、このタイプのケーブルは、ファイバコアに湿気が侵入するのを防止したり、コアをひび割れから保護します。また、敷設の際にケーブルが過度に押し付けられたり引っ張られたりしても、コアを守ります。

シース ― ケーブルの外側の層です。ほとんどの光ファイバケーブルはジャケットがオレンジ色なので、一目で簡単に識別できます。ジャケットが黒や青色のものもあります。

光ファイバケーブルのサイズについての補足説明

ほとんどの場合、光ファイバケーブルの種類は芯径(コアの直径)で区別されますが、他の寸法が表示されていることもありますので、ケーブル選定の際には注意してください。たとえば、50/125/250で、コア径50μ、クラッド径125μ、被覆径250μの光ファイバケーブルを表わします。
ただし、最後の被覆については、光学信号の伝送には実際に影響がないこと、および光ファイバケーブルの接続や終端処理のときには必ず剥がしてしまうことが理由で、常に表示されているとは限りません。

光ファイバーケーブルの種類について

光ファイバケーブルは、基本的にはマルチモードとシングルモードの2つに分類できます(図2参照)。名前からもわかるように、光ファイバのコア内を通過する光波の経路(またはモード)で識別できます。マルチモード光ファイバケーブルには、ステップインデックス形とグレーデッドインデックス形の2種類があります。

ステップインデックス形マルチモードファイバの名前は、コアとクラッドの屈折率が鋭いステップ状になっているところからきています。グレードインデックス形マルチモード光ファイバケーブルはステップインデックス形のケーブルよりも一般的に使われており、コア径が50μ、62.5μのものがあります。光線がケーブルの中を通過する場合に、複数あるパスのどれを使用するのかによってコア径が決定します。

グレーデッドインデックス形ファイバはステップインデックス形ファイバとは異なり、コアの中心軸から放射状に広がる同心円のファイバの層で構成されています。外側の芯層は内側の層よりも低い屈折率を持っています。この屈折率の違いによって、外側の層の光波は、芯の中心軸に沿って短い経路で通過する光波と同じ速度で移動します。

図2 3種類のファイバによる光の伝送経路の違い

図2
3種類のファイバによる光の伝送経路の違い

つまり、グレーデッドインデックス形ファイバによってモードの違いに関わらず伝播回数が均一化されるため、高速で長距離のデータ伝送ができます。そのため、光波どうしがオーバラップし合ってレシーバ側で識別不可能になることはありません。
シングルモード光ファイバケーブルは約5~10μの非常に小さなコアによって単一の光波だけを伝送します。1種類の光波しか伝送しないため、光波のオーバラップによる歪みは実質的に解消されます。

シングルモード光ファイバケーブルは、どのマルチモードケーブルよりも大きな伝送容量、すなわち高い能力を持っています。海中敷設ケーブルを経由した通信アプリケーションで現在使用されている、シングルモード光ファイバケーブルは、1対のケーブルで60,000の音声チャネルを伝送できます。