光ファイバー関連の知識

光ファイバーはガラスまたはプラスチックでできています。ほとんどは人間の髪の毛ほどの直径で、長さは何マイルにもなる場合があります。光はファイバーの中心に沿って一方の端からもう一方の端まで伝わり、信号を加えることができます。光ファイバー システムは、多くの用途において金属導体よりも優れています。最大の利点は帯域幅です。光の波長により、金属導体（同軸導体であっても）よりも多くの情報を含む信号を送信できます。その他の利点は次のとおりです。

電気的絶縁 - 光ファイバーは接地接続を必要としません。送信機と受信機は互いに絶縁されているため、グランドループの問題はありません。また、火花や感電の危険もありません。

電磁干渉に対する耐性 - 光ファイバーは電磁干渉 (EMI) の影響を受けず、光ファイバー自体が放射線を放出して他の干渉を引き起こすこともありません。

低消費電力 - これにより、ケーブルを長くし、リピーターアンプを減らすことができます。

軽量かつ小型 - 光ファイバーは、同等の信号伝送容量を持つ金属導体よりも軽量で、必要なスペースも小さくなります。

銅線は約13倍の重さがあります。光ファイバーは設置も簡単で、必要な導管スペースも少なくなります。

アプリケーション

光ファイバーの主な応用分野には次のようなものがあります。

通信 – 光ファイバーの最も一般的な用途は、次のような音声、データ、ビデオ伝送です。

– 電気通信

– ローカル エリア ネットワーク (LAN)

– 産業用制御システム

– アビオニクス システム軍事指揮、制御、および通信システム

センシング – 光ファイバーを使用して遠隔光源から検出器に光を伝送し、圧力、温度、またはスペクトル情報を取得できます。光ファイバーは、ひずみ、圧力、抵抗、pH などの多くの環境影響を測定するセンサーとして直接使用することもできます。環境の変化は、光の強度、位相、偏光に影響を与え、ファイバーの他端で検出できます。

電力伝送 – 光ファイバーは、レーザー切断、溶接、マーキング、穴あけなどの作業に非常に高い電力を供給できます。

照明 – 一端に光源を備えた光ファイバーの束を束ねることで、例えば内視鏡と連携して人体内などの届きにくい領域を照明できます。さらに、表示サインとして、または単に装飾照明として使用することもできます。

光ファイバーは、コア、クラッド、外側コーティングという 3 つの基本的な同心円状コンポーネントで構成されています。

コアは通常、ガラスまたはプラスチックでできていますが、必要な透過スペクトルに応じて他の材料が使用されることもあります。コアはファイバーの光を透過する部分です。クラッドは通常、コアと同じ材料で作られていますが、屈折率はわずかに低くなります (通常は約 1% 低くなります)。この屈折率の違いにより、ファイバの長さに沿った屈折率境界で全内部反射が発生し、光が側壁を通って逃げることなくファイバを伝播することが可能になります。

コーティングには通常、物理的環境からファイバーを保護するためにプラスチック材料の 1 つ以上の層が含まれています。場合によっては、さらなる物理的保護を提供するために、コーティングに金属ジャケットが追加されることがあります。

光ファイバーは通常、コア、クラッド、コーティングの外径などの寸法によって指定されます。たとえば、62.5/125/250 は、直径 62.5 ミクロンのコア、直径 125 ミクロンのクラッド、および直径 0.25 mm の外側コーティングを備えたファイバーを指します。