光ファイバーケーブルとは
光ファイバーケーブル (光ケーブル) は、光信号により情報を伝える光ファイバー通信で使用するケーブルです。
光ファイバーとよばれる繊維を複数束ねて被覆を施しています。現代のインターネットは電話回線通信から光ファイバー通信へと移行しており、光ファイバーケーブルの重要性はますます高まっています。
光ファイバーは高純度のガラス繊維からできた透明度の高い繊維であり、遠距離でも光信号をほぼ減衰させずに伝搬できます。そのため、電話回線よりも長距離で高速な通信が可能です。
光ファイバーケーブルの使用用途
光ファイバーケーブルの主な使用用途として、各種計測器やイルミネーションなどの照明、医療用・工業用のファイバースコープなどが挙げられます。光ファイバーケーブルはインターネット用光回線以外にも様々な用途に使用されます。
ファイバースコープは、アクセス困難な装置・人体の内部を観察するために使用する機器です。医療用の内視鏡もファイバースコープの一種であり、光ファイバーを伝搬する光情報を基に患部をリアルタイムで確認することが可能です。
光ファイバーケーブルの原理
光ファイバーケーブルを構成する光ファイバーは、中心部の「コア」とその周囲の「クラッド」という2種類のガラスから作られます。コアは高屈折率、クラッドはやや低屈折率のガラスで作られるため、ケーブル内の光信号はコアとクラッドの境界で全反射します。これにより、光信号をほぼ減衰させずに遠くまで伝播します。
光ファイバーケーブルの種類
光ファイバーケーブルを構成する光ファイバーは、コアの直径によりシングルモードファイバーとマルチモードファイバーの2種類に分類されます。
1. シングルモードファイバー
コアの直径が小さい (10μm程度) 光ファイバーです。ある一定の角度で全反射する光のみを伝えます。光の到着速度が一定なので、長距離でも安定して大容量の通信を行うことができます。
2. マルチモードファイバー
コアの直径が大きい (50μm程度) 光ファイバーであり、全反射角度が異なる複数の光を同時に伝えます。各光の到着速度が異なるため長距離には適さず、近距離の中・小容量通信における使用がメインです。
光ファイバケーブルの接続方法
光ファイバーの接続方法は大きく分けて「融着による方式」と「コネクタによる方式」の2種類があります。それぞれ特徴が異なるため、用途に応じた接続方法を選定します。
1. 融着方式
光ファイバーの先端部を加熱して融解し、光ファイバー同士の先端部を接着します。融着方式は接続部の信号減衰が小さいことから、接続のために必要なスペースも小さいです。接続部は衝撃に弱くなり折れやすいため、心線補強にファイバー保護スリーブを被せて加熱処理します。
顕微鏡でコアの中心軸が一致するよう位置決めして接続する「コア調心方式」と、多心ファイバーを固定V溝に並べて溶融時の表面張力で融着する「固定V溝調心方式」があります。
2. コネクタ方式
専用コネクタを使用して接続する方法です。融着方式では1度接続すると取り外しが不可能ですが、コネクタ方式は繰り返し着脱が可能です。光サービスの運用、保守など切り替えポイントが必要な場所で使用されます。コネクタの先端形状は自由に選択できるため、機器に直接接続できる点もメリットです。
光ファイバーケーブルのその他情報
光ファイバーケーブルの断線
光ファイバーケーブルは細いガラス素材でできているため、金属ケーブルに比べると曲げに弱く折れやすい性質があります。そのため、以下の原因で断線する危険があります。
1. 外部からの衝撃
光ファイバーケーブルに衝撃が加わって断線する最もシンプルなケースです。細いガラス素材の光ファイバーケーブルは、衝撃によって破損する場合があります。人通りが多い場所などには配線はしないよう注意が必要です。
2. 災害による電柱への衝撃
光回線を引き込んでいる電柱に衝撃が加わることで、断線する場合もあります。地震や事故などで電柱が衝撃を受け、接続している光ファイバーケーブルが損傷します。
3. 動物による損傷
動物がかじったりなどして断線するケースもあります。ペットを飼う場合はペットの導線上に配線しないようにするか、ペットが通れない措置を講じる必要があります。
光ケーブルの価格
光ケーブルは種類によって価格が異なりますが、マルチモード・ファイバのケーブルでおおむね100mで2～3万円程度から購入できます。シングルモード・ファイバはもう少し値段が上がり、100mで4～5万程度となります。
コネクタの形状により値段は変わります。SCコネクタが最も安く、次いでLCコネクタ、FCコネクタの順に価格が上昇していきます。コネクタが不要の場合は、コネクタがないケーブルを購入することもでき、その場合は費用が最も安くなります。
また、より通信速度が早い10Gbit対応の光ケーブルはもう少し値段が高くなります。その他、屋外用の高耐久性のケーブルであれば、さらに値段はあがります。
一般的にはボリュームディスカウントが効きますので、大量にケーブルを購入することで値段を下げることができる会社もあります。
参考文献
https://global.canon/ja/technology/s_labo/light/003/08.html
https://www.sanwa.co.jp/product/network/hikaricable/index.html
https://www.panduit.co.jp/column/naruhodo/4390/