減衰は光ファイバー ネットワークにどのような影響を与えますか?

光ファイバー ネットワークは、光トランシーバーと光ケーブルを使用してデータの送信が行われるネットワークです。 光トランシーバは、光ケーブルを通じて光を送信します。 標準のイーサネット銅線ネットワークの場合と同様、光ネットワークも外部応力や内部特性の影響を受けるため、一部の電力が損失します。 この光パワーの損失は減衰と呼ばれます。

 

光ファイバー ケーブルは、光ファイバーのガラス コアとクラッド、緩衝コーティング、ケブラー強度コンポーネント、およびジャケットと呼ばれる保護外装材で構成されています。 光ケーブルの種類により異なります。 これらのコンポーネントのサイズと強度はさまざまです。 電気を使用してデータを送信する銅線ケーブルとは異なり、光ファイバー ケーブルは同じ機能に光パルスを使用します。 そのコアは超高純度のガラスでできており、その周囲は鏡のようなクラッドで覆われています。 光がケーブルに当たると、光はコア内を伝わり、最終目的地に到達するまで常にクラッドで跳ね返ります。 光ケーブルにはマルチモードとシングルモードの2種類があります。 外側からはほとんど同じに見えますが、内部は光の減衰に大きな役割を果たします。 シングルモード ファイバは、コアとクラッドがより緊密であり、クラッドの光の反射を制限することで光の伝送を向上させるため、長距離の高速接続に使用されます。 マルチモードファイバーはより大きなコアを持っているため、光はより多く反射し、目的地に到達するまでにより多くのパワーが失われます。

 

ただし、光ファイバーの光減衰は、ケーブルのコアによる損失だけではありません。 高い光減衰は、吸収、散乱、および曲げなどのケーブルへの物理的ストレスによって引き起こされる可能性があります。 信号減衰は一般に、光入力パワーと光出力パワーの比として定義されます。 名前が示すように、光入力パワーは光トランシーバによって光ケーブルに注入されるパワーであり、光出力パワーはケーブルの他端でトランシーバによって受信されるパワーです。 減衰の単位は dB/km で表されます。

 

吸収は光減衰の最大の原因の 1 つです。 これは、光パワーを別の形式に変換することによって失われる光パワーとして定義されます。 吸収は通常、残留水蒸気によって引き起こされます。 一般に、吸収は次の 2 つの要素によって定義されます。

 

繊維材料の原子構造の不完全性

繊維材料中の不純物の存在を表す、繊維材料の外因性および固有の特性

外部吸収は、製造プロセス中に繊維に混入される微量金属、鉄、クロムなどの不純物によって引き起こされます。 これらの微量金属は、あるエネルギー レベルから別のエネルギー レベルに移行する変換プロセス中に電力損失を引き起こします。

固有の吸収は、繊維素材の基本特性によって引き起こされます。 光ファイバーの材料が純粋で、不純物や欠陥がない場合、すべての吸収は固有のものになります。 たとえば、光ファイバーでは、700nm ～ 1600nm の範囲の特定の波長での固有吸収が低いため、シリカ ガラスが使用されます。

散乱損失は、ファイバー自体の密度変動によって発生します。 製造工程上で発生するものです。 散乱は、光がケーブル内のさまざまな分子に当たって反射するときに発生します。 散乱は光の波長に大きく依存します。 光ファイバーの散乱損失には 2 つのタイプがあります。

 

レイリー散乱 - この散乱は、700 ～ 1600nm の波長で動作する市販のファイバーで発生します。 レイリー散乱は、密度変動のサイズが動作波長の 1/10 未満の場合に発生します。

ミー散乱 - この散乱は、密度変動のサイズが動作波長の 1/10 より大きい場合に発生します。

ファイバーケーブルを曲げると減衰も発生します。 曲げ損失は、マイクロベンドとマクロベンドに分類されます。

 

マイクロベンドとは、ファイバー内の小さな微細な曲がりであり、ファイバーをケーブル接続するときに最も一般的に発生します。

一方、マクロベンドは、ケーブル直径に対して大きな曲率半径を持つベンドです。

別のタイプの光パワー損失は光分散です。 光分散は、時間の経過に伴う光信号の広がりを表します。 光分散には 2 つのタイプがあります。

 

色分散。光線の速度の違いによって生じる光信号の広がりです。

モード分散。ファイバーの異なる伝播モードから生じる光信号の拡散です。

最も一般的には、モード分散により、マルチモード ファイバの最大ビット レートとリンク長が制限されます。 波長分散は、シングルモード ファイバの減衰の主な原因です。

 

このことを念頭に置いて、ファイバーの減衰の可能性を常に考慮、テスト、計算する必要があります。将来のアップグレードに対応できる安定したネットワークを導入します。