光ファイバー入門

光ファイバは石英でできた高屈折率のコアを低屈折率のクラッド層で包んだ２重構造の線材である。光はこのコア内を反射しながら伝播していく。光ファイバーはコア径の大きさから２種類に分かれる。一つは光ファイバーの中を１つの波しか通れないシングルモード（ＳＭ）光ファイバー、もう１つは多くの波が通れるマルチモード光ファイバーである。光ファイバーの特徴としては、低損失、広帯域性、細径・軽量、無誘導、低価格などが挙げられる。これらの光ファイバーの応用として、公衆通信、電力系統の監視・制御、鉄道や道路交通の管理・制御など情報伝送以外の分野へと拡大している。

光ファイバーは、光をある物体を用いて導波するという概念から生まれたものである。光の透過性からみて誘導体を用いるのが適切であるという提案がドイツのラムによってなされ、１９５８年カパニーによって今の光ファイバーの原型であるコアとクラッドをもつ石英ガラスファイバーが開発された。１９６４年には東北大の川上・西沢がファイバーを構成しているガラスの屈折率を連続的に変化させるレンズのような光ファイバーを提案した。これは、１９６６年に日本板ガラスと日本電気によってセルフフォーカスファイバとして実現された。しかし、ガラスの光に対する透過度が悪くて伝送率が大きいため、光通信に用いることは無理ではないかと思われていた。１９６６年にイギリスのカオによって、石英ガラスの不純物を除去すればその伝播損失は低下するであろうということが発表された。この発表をもとに、１９７０年に２０ｄＢ／ｋｍの光ファイバーを実現した。現在では、光ファイバーは電話網の基幹回線やケーブルＴＶ用の回線、センサーなどとして広く利用されている。

光ファイバーとは素材はガラス（石英）の繊維で、０．１ｍｍという超極細繊維です。光の屈折率が違う繊維を束ねてケーブルにして、その中にレーザー光を通すことで信号を伝えます。最近では、そのガ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、ほぼ同じ効果がでることがわかってきて、さらなる開発が現在は進んでいます。従来ではケーブルといえば、導線が主流でしたが、今では光ファイバーのケーブルがますま増えてきています。光ファイバーを用いることにより、情報伝達のみならず様々な分野でに応用されている。