ネット通信の歴史と発展

近年拡大する通信網と技術革新

ガラス製の光ファイバは、原料の性質上ファイバの先端部を一定の温度以上に熱することで融解するため、接続させたい光ファイバの先端部同士を熱して融解状態になったところを接着することで接続することが可能である。このような接続方法を「融着(ゆうちゃく)」と呼ぶ。

融着はコネクタ接続と比べて「接続部の信号減衰が少ない」「接続に必要なスペースが少ない」というメリットがあるが、一方で「一度接続してしまうと簡単に切り離すことができない」「接続部のケーブルの被覆を取り除くためその部分が衝撃に弱くなる」といった問題点がある。そのため基本的には、一度接続したらほとんど接続先を変更することのないような場所(電柱上、共同溝内など)での接続(ケーブルの延長・分岐等)に使われる。また外部からの衝撃による影響を防ぐため、接続部分は通常端子函(メカニカルクロージャ)や成端箱(せいたんばこ)等に収められる。

光ファイバーはコア(core)と呼ばれる芯とその外側のクラッド(clad)と呼ばれる部分、そしてそれらを覆う被覆の3重構造になっていて、クラッドよりもコアの屈折率を高くすることで、全反射や屈折により出来るだけ光を中心部のコアにだけ伝播させる構造になっている。コアとクラッドはともに光に対して透過率が非常に高い石英ガラスまたはプラスチックでできている。

また、被覆がないコアとクラッドのみの状態を単に「光ファイバー」と呼び、光ファイバーの表面をシリコーン樹脂で被覆したものを「光ファイバー素線」、光ファイバー素線をナイロン繊維で被覆したものを「光ファイバー芯線」、光ファイバー芯線を高抗張力繊維と外皮で被覆したものを「光ファイバーコード」とする呼びかたもある。複数の光ファイバー芯線に保護用のシースと呼ばれる被覆をしたものを光ファイバー・ケーブルと呼ぶこともある。

ネットワークの極大化

グレーデッド・インデックス(Graded index、GI)型は、屈折率分布型とも呼ばれ、コアの屈折率が動経方向に対して二次関数的に連続変化するようなものである。中心から離れるに従って屈折率を小さくしているため、光が徐々に屈折しコアに閉じ込められることになる。また、媒質中の光の速度は屈折率に反比例するため、光の速度は中心から離れるにつれて速くなる。これにより、斜めに進む光と直進する光が端から端まで到達する速度は同じになり、伝送波形が崩れにくい。ステップ・インデックス型に比べ製造が難しく高価になりがちであるが、高速伝送が可能である。ガラス製の場合、クラッド外径が125μm、コア径が50μm、62.5μmの2種類があり、10Gbpsで500mの中距離高速伝送が可能である。完全フッ素化ポリマーを使用したプラスチック製の場合、クラッド外径が500μm、コア径が120μmであり、10Gbpsで100mの伝送が可能である。

プラスチック製・光ファイバー(Plastic optical fiber)は、 ガラス製の物に比べて以下の点で特徴がある。伝送損失が大きく、長距離高速伝送に向かない。安価である。コア径が太く曲げに強い。光通信同士の接続や光ファイバーと機器との接続が比較的容易である。比重が小さく軽量である。そのため、近距離の伝送に用いられる。

今後求められるネットワークと技術

光ファイバーの原料はグラス(石英)の繊維で、0.1mmという超極細繊維です。光線の屈折率が違う繊維を束ねてケーブルにして、その内部にレーザー光線を通すなあでサインを伝えます。近ごろでは、そのグラス製ケーブルの繊維を原材料費が安いプラスチックに変えても、ほぼ同じ効用がでるなあがわかってきて、開拓が進んでいます。旧来ではケーブルといえば銅線が本流だったが、只今では光ファイバーのケーブルがどんどん増えています。

光通信の原理はいたって簡単です。 光ファイバーの内部で全反射が起こっています。 全反射とは、光線が水やグラスなどの内部を通って空気内部に向かって進むときに起こる現象です。光線の入射角がある一定の角度以上になると、水やグラスの境界面を通過して分散するなあなく、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で起こすなあで、高速な通信を可能にしたのです。光ファイバーによる通信の機構は、まず画像や声などのインフォメーションを電気サインでとらえられて、デジタル化します。そして次に、デジタルサインを光線に変えます。その光線は通常の光線が使われるのではなく、波長が整って増幅された光線であるレーザーが使われます。

レーザー光線は、光ファイバーの内部を高速に通っていきます。間隔が極度に長ければ、途上で光線増幅器によって強くするなあが入り用となります。そして狙い所地に到達した光線は、フォトダイオードで電気サインに変えられ、画像や声にもどされます。また光通信技術展などで伝えられる最新の技術は、我々がより便利な暮らしをしていく上でもきちんと展開されていくことを望む。


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