光ファイバの構成要素は何ですか
光ファイバの構成要素は何ですか？ 典型的な光ファイバーは3つの主要な構成要素から成ります。 クラッドは、より低い屈折率でコアを囲み、光を含む。 そしてその中の脆弱な繊維を保護するコーティング。
コア
光を運ぶコアは、光ファイバの最小部分です。 光ファイバコアは通常ガラス製ですが、プラスチック製のものもあります。 コアに使用されているガラスは極めて純粋な二酸化ケイ素（SiO 2）で、家の窓から見ているかのように5マイルも見ることができるほど透明な材料です。
製造工程では、ゲルマニア、五酸化リン、またはアルミナなどのドーパントが、制御された条件下で屈折率を上げるために使用される。
光ファイバコアは、さまざまな用途に合わせてさまざまな直径で製造されています。 典型的なガラスコアは、最大3.7umから最大200umの範囲です。 電気通信で一般的に使用されているコアサイズは9um、50um、62.5umです。 プラスチック光ファイバコアはガラスよりはるかに大きい場合があります。 人気のあるプラスチック製のコアサイズは980umです。
クラッディング
クラッディングはコアを囲み、光ファイバを機能させるためのより低い屈折率を提供する。 ガラスクラッディングが使用されるとき、クラッディングおよびコアは、恒久的に溶融した状態で同じ二酸化ケイ素ベースの材料から一緒に製造される。 製造工程は、コアとクラッドに異なる量のドーパントを添加して、それらの間の屈折率の差を約１％に維持する。
典型的なコアは１３００ｎｍで１．４９の屈折率を有することがあり、一方クラッドは１．４７の屈折率を有することがある。 しかしながら、これらの数は波長に依存している。 同じファイバのコアは、異なる波長で異なる屈折率を持ちます。
コアと同様に、クラッディングは標準直径で製造されています。 2つの最も一般的に使用される直径は125umと140umです。 125umクラッドは通常9um、50um、62.5um、85umのコアサイズをサポートします。 140umクラッドは通常100umコアです。
コーティング
被覆は光ファイバの保護層である。 コーティングは、クラッディングに損傷を与える可能性がある衝撃、傷、擦り傷、さらには湿気を吸収します。 コーティングがないと、光ファイバは非常に壊れやすくなります。 クラッディングに1つの微小な傷があると、光ファイバが曲がったときに破損する可能性があります。 コーティングは全ガラス繊維にとって不可欠であり、それなしでは販売されていません。
コーティングは完全に保護的です。 それは、いかなる意味においても光ファイバの光伝送能力には寄与しない。 コーティングの外径は、通常250umまたは500umです。 一般的にコーティングは無色です。 しかしながら、用途によっては、コーティングは着色されているので、一群の光ファイバの中の個々の光ファイバを識別することができる。
光ファイバ上にあるコーティングは、特定の種類の性能または環境に合わせて選択されます。 最も一般的な種類のコーティングは、アクリレートです。 このコーティングは典型的には２層に塗布される。 一次被覆はクラッド上に直接塗布される。 このコーティングは柔らかく、曲げられたときに光ファイバーのためのクッションを提供します。 二次被覆は一次被覆より硬く、硬い外面を提供する。 しかしながら、アクリレートは温度性能が限られている。 典型的なアクリレートは125℃までの温度で機能します。
シリコーン、カーボン、およびポリイミドは、航空電子工学、航空宇宙、および宇宙に関連するような過酷な環境で使用される光ファイバー上に見られることがあるコーティングである。 それらは、採鉱用、または石油およびガス掘削用に設計された光ファイバにも使用することができる。
規格
コアサイズとクラッドサイズの組み合わせは多数可能ですが、コネクタと機器を適切に一致させるには規格が必要です。 これは、わずかな位置ずれでもシステム全体が役に立たなくなる可能性がある、光ファイバで使用されるものと同じくらい小さいコンポーネントを扱うときに特に重要です。
2つの組織が、電気通信業界で使用されている光ファイバの性能を定義する規格を公開しています。 それらは電気通信工業会（TIA）および国際電気通信連合（ITU）です。 TIAとITUは光ファイバに関する多くの規格を公開していますが、ANSI / TIA-568-C.3、ITU-TG.653、ITU-TG.655、およびITU-T G.657に精通している必要があります。
ANSI / TIA-568-C.3規格は、構内光ファイバケーブルコンポーネントに適用できます。 ITU規格は、シングルモード光ファイバケーブルに適用されます。 以下はその説明です。
> ITU-TG.652：シングルモード光ファイバおよびケーブルの特性
> ITU-T G.655：分散シフトシングルモード光ファイバおよびケーブルの特性
> ITU-T G.657：ノンゼロ分散シフトシングルモード光ファイバおよびケーブルの特性
これらの規格には、光ファイバ、光ファイバネットワークケーブル、および光コネクタやスプライスなどのコンポーネントの性能を定義する重要な情報が含まれています。
材料
光ファイバは一般にガラスコアとガラスクラッドで作られていますが、ファイバの性能とファイバの設置、コネクタとの接続、および損傷から適切に保護されていることのコストとのバランスをとる必要がある場合は、他の材料を使用できます。 多くの場合、繊維は短距離しか走らなければならず、高品質のすべてのガラス繊維の利点は単にお金を節約することほど重要ではなくなります。 繊維が振動、極端な温度、繰り返しの取扱い、または一定の動きなどの過酷な条件にさらされる状況もあります。 さまざまな条件、コスト要因、および性能要件に合わせて、さまざまな繊維分類が進化してきました。
材料別の主な繊維分類は次のとおりです。
ガラス繊維 ：これらはガラスコアとガラスクラッドを持っています。 高いデータレート、長い伝送距離、または両方の組み合わせが必要な場合に使用されます。 ガラス繊維は、利用可能なさまざまな種類の中で最も脆いため、大量の虐待を受けない環境に設置する必要があります。または、ガラス繊維を確実にするために特殊なケーブルまたはエンクロージャで保護する必要があります。破損していません。
グラスファイバーは、長距離データ、ビル間およびオフィス間ネットワーキングのアプリケーションで一般的に使用されています。
プラスチッククラッドシリカ（PCS） ：これらのファイバはガラスコアとプラスチッククラッドを持っています。 コアは全ガラス繊維よりも大きいです。 通常は200µm、クラッド厚は50µmです。 シリコーン被覆ガラス光ファイバのように、ＰＣＳ光ファイバのプラスチック被覆は通常、プラスチック被覆を囲む熱可塑性緩衝剤と共に使用される。 典型的なＰＣＳ繊維仕様は２００ ／ ３００μｍであろう。 プラスチッククラッディングはガラスコアの保護層としても機能するため、全ガラス繊維に通常見られるコーティングはPCS繊維には含まれていません。 ＰＣＳ繊維は通常、工業用センシング用途および医療／歯科用途に使用される。
ハードクラッドシリカ（HCS） ：これらのファイバはPCSファイバに似ていますが、硬いポリマーまたは他の材料でできたクラッドを持つガラスコアを持ち、通常は他のクラッド材料よりも強度があります。 ハードクラッドシリカファイバは、製造、ファクトリオートメーション、および衝撃や振動によって標準のガラスファイバの信頼性が低下するその他の分野など、堅牢性が最も重要な考慮事項となる場所で一般的に使用されています。 ＨＣＳ光ファイバは通常ガラス光ファイバよりはるかに大きい。 非常に一般的なサイズは200 / 230µmです。
プラスチック繊維 ：これらの繊維はプラスチックコアとプラスチッククラッドを持っています。 それらは、それらの低コスト、耐久性、および使いやすさのために選択され、そして高帯域幅および長い伝送距離が要求されないところに設置される。 プラスチックファイバは長距離の高性能伝送には適していませんが、100 m未満の距離でも有効なデータレートで信号を伝送できます。 非常に一般的なサイズは980 / 1000µmです。 プラスチックファイバは、通常、650 nmの範囲の可視波長用に設計されています。 プラスチック繊維の典型的な場所としては、家庭用娯楽システム、自動車、製造管理システムなどがあります。 それらはまた、コンピュータと周辺機器との間のリンクおよび医療機器においても使用され得る。
大コアプラスチック光ファイバの利点
ガラス光ファイバの広帯域幅と長距離伝送能力に興奮するのは簡単です。 明らかに他のどのメディアよりも優れています。 ただし、多くのアプリケーションは長距離にわたって高帯域幅を必要としません。 あなたの家には光ファイバーの用途がたくさんあります。 プラスチック光ファイバーを使用するホームエンターテイメントシステムをすでに持っているか、またはプラスチック光ファイバーを使ってオーディオ機器やDVDチェンジャーを接続する車を所有しているかもしれません。 これらのアプリケーションのどれも、長距離にわたって高帯域幅を必要としません。 これらのアプリケーションは、ラージコアプラスチック光ファイバに最適です。プラスチック光ファイバは、通常、約650nmの可視波長で動作するように設計されています。 光が光ファイバーを出るときに光を見ることができるということは大きな利点です。 高価な試験装置は必要ありません。 赤外域で動作するガラス光ファイバから出る光を測定するにはパワーメータが必要です。 電力計はあなたの家庭用娯楽システムよりも高価になる可能性があります。
プラスチック光ファイバの大きなコアは、小さなガラスファイバに比べてもう1つの利点があります。それは、他のファイバまたは光源や検出器との位置合わせが簡単なことです。 2本の人間の髪の毛を合わせて、端が接触して完全に中央にくるようにします。 今度は2つの未調理スパゲッティ麺で同じことをすることを想像してみてください。
