光ファイバーについての基礎知識

光ファイバーは石英ガラスやプラスティックで出来ている繊維状の物質です。これを通信網に適した形状にし、束ねたものが光ファイバーケーブルです。中心部分のコアと呼ばれる高屈折率領域と、それを取り囲む低屈折率のクラッドとの二重構造を持つ透明な繊維で出来ています。さらに被膜で回りを保護し、光の屈折差異による全反射でコア部分に光を閉じ込め伝搬しています。コア部分が細く、長距離、ネット基幹などシビアな通信に用いられるシングルモードと、、装飾品などにも使われる一般的な光ファイバーマルチモードに分けられます。

光ファイバーの仕組みを紹介していきます。映像や音声などの情報が電気信号でとらえられて、デジタル化されます。次に、デジタル信号を光に変換します。その光は普通の光が使われるのではなく、波長が整って増幅されたレーザー光が使われています。レーザー光は、光ファイバーの中を高速で通り、距離が長ければ、途中、増幅器によって強くすることが必要となります。目的地に到達した光は、フォトダイオードで電気信号に変えられ、映像や音声などの情報にもどります。光の速度による高速のデータ通信の実現はこのように成り立っているのです。

光ファイバーは以上のような構造と仕組みで成り立っています。ではその原理はいかなるものなのでしょうか。光ファイバーの原理は、光ファイバーの中で全反射が起こっているという、非常にシンプルなものであると言えます 。全反射とは、光が水やガラスなどの中を通って空気中に向かって進むときに起こる現象のことを指します。光の入射角がある一定角度以上になる場合、水やガラスの境界面を通過して分散することなく、すべて反射します。 この全反射を光ファイバーのケーブルの中で起こすことにより、高速なデータ通信を可能にしているといえます。