さまざまなタイプのシングルモードおよびマルチモード二重ファイバ

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 光ファイバケーブルは、電気通信インフラストラクチャで選択される媒体であり、企業およびサービスプロバイダーネットワークでの高速音声、ビデオ、およびデータトラフィックの伝送を可能にします。アプリケーションのタイプと達成するリーチに応じて、シングルモードデュプレックスファイバーやマルチモードデュプレックス光ファイバーケーブルなど、さまざまなタイプのファイバーを検討して展開できます。

ファイバーにはいくつかの異なる構成があり、それぞれが異なる用途や用途に最適です。現在でも使用されている初期のファイバ設計には、シングルモードファイバとマルチモードファイバが含まれます。ベル研究所が1990年代半ばにアプリケーション固有のファイバの概念を発明して以来、特定のネットワークアプリケーション用のファイバ設計が導入されてきました。これらの新しいファイバー設計（主に通信信号の伝送に使用）には、非ゼロ分散ファイバー（NZDF）、ゼロウォーターピークファイバー（ZWPF）、10 Gbpsレーザー最適化マルチモードファイバー（OM3光ファイバーケーブル）、および特別に設計されたファイバーが含まれます。潜水艦用途向け。分散補償ファイバやエルビウムドープファイバなどの特殊なファイバ設計は、伝送ファイバを補完する機能を実行します。異なる伝送ファイバタイプ間の違いにより、光が伝送または受信されるさまざまな波長またはチャネルの範囲と数、それらの信号が再生または増幅されずに移動できる距離、およびそれらの信号の速度にばらつきが生じます。旅行することができます。

光ファイバケーブルには、マルチモードとシングルモード（MMFとSMF）の2種類があります。どちらも、幅広い通信およびデータネットワーキングアプリケーションで使用されています。これらの繊維タイプは、1970年代から商業用繊維市場を支配してきました。際立った違い、およびファイバの命名の基礎は、ファイバのコア内で伝搬できるモードの数にあります。 「モード」は、光がファイバを通過するための許容パスです。マルチモードファイバは多くの光伝搬経路を許可しますが、シングルモードファイバは1つの光経路のみを許可します。

マルチモードファイバでは、光がファイバを通過するのにかかる時間はモードごとに異なり、モード間分散と呼ばれるファイバの出力でパルスが拡散します。モード間の時間遅延の違いは、差動モード遅延（DMD）と呼ばれます。インターモーダル分散は、マルチモードファイバ帯域幅を制限します。ファイバの帯域幅がその情報伝送容量、つまり、伝送システムが指定されたビットエラーレートで動作できる距離を決定するため、これは重要です。

光ファイバは、ファイバコアに発射された光を導きます（図1）。クラッドは、コアを囲む材料の層です。クラッドは、コアに入射する光がコアに含まれるように設計されています。コアに発射された光がクラッドに当たると、光はコアとクラッドの界面で反射されます。全反射の状態（コアに発射されたすべての光がコアに残っている場合）は、光がコアとクラッドの界面に当たる角度と材料の屈折率の両方の関数です。屈折率（n）は、真空中の光速に対する特定の媒体内の光速を特徴付ける無次元の数値です。光ファイバのコア内に光を閉じ込めるには、クラッドの屈折率（n1）がコアの屈折率（n2）よりも小さくなければなりません。

ファイバは、コアとクラッドの寸法によって部分的に分類されます。シングルモードデュプレックスファイバは、マルチモードデュプレックス光ファイバケーブルよりもコア径がはるかに小さくなっています。ただし、シングルモードファイバの仕様では、コア径ではなくモードフィールド径（MFD）が使用されます。 MFDは、スポットサイズと呼ばれることもある「同等の」直径を提供することにより、ファイバ内の光パワーの分布を表します。 MFDは常にコアの直径よりも大きく、公称値は8〜10ミクロンの範囲ですが、シングルモードファイバーのコアの直径は約8ミクロン以下です。シングルモードファイバとは異なり、マルチモードファイバは通常、コアとクラッドの直径で表されます。たとえば、コアが62.5ミクロン、クラッド径が125ミクロンのファイバは、62.5 / 125ミクロンファイバと呼ばれます。人気のあるマルチモード製品は、コア径が50ミクロンまたは62.5ミクロンで、クラッド径が125ミクロンです。シングルモードファイバのクラッド径も125ミクロンです。

シングルモードファイバは、単一の伝搬モードを持ち、したがってモード間分散がないため、マルチモードファイバよりも帯域幅が広くなります。これにより、マルチモードファイバで達成できるよりもはるかに長い距離でより高いデータレートが可能になります。その結果、長距離通信アプリケーションはシングルモードファイバのみを使用し、ほぼすべての大都市および地域の構成で展開されます。長距離電話会社、地元のベル、および政府エージェンシーは、街の通りの下、田舎のトウモロコシ畑の下に敷設され、電柱から張られたシングルモードファイバーを介してトラフィックを送信します。 シングルモードデュプレックスファイバはより高い帯域幅を備えていますが、マルチモードファイバは短距離での高データレートをサポートします。 シングルモードデュプレックスファイバのコア径が小さいと、十分な光パワーをファイバに結合するのが難しくなります。 マルチモードファイバによって提供される光結合要件の許容誤差を緩和することで、精度の低い送信機のパッケージ許容誤差を使用できるようになり、それによって低コストのトランシーバまたはレーザーが可能になります。 その結果、マルチモードデュプレックス光ファイバーケーブルは、短距離でコストに敏感なLANアプリケーションで主流になりました。