光ファイバー減衰ガイド：ネットワークの信号損失を最小限に抑える方法

はじめに：光ファイバーの減衰問題は、光ファイバーシステムにとって重要です

情報技術の発展に伴い、光ファイバー通信の普及が進んでいます。光ファイバー通信システムでは、伝送媒体として光ファイバーを、伝送キャリアとして光波を使用します。大容量、長距離、高い安定性という利点を備えた光ファイバー通信は、さまざまな分野で広く利用されています。しかし、どの光ファイバーシステムでも信号損失は避けられません。広範囲に光ファイバーを敷設する場合は、信号損失による通信品質の低下や信号の中断を考慮する必要があります。ご安心ください。光ファイバーの減衰を最小限に抑え、ネットワークを円滑に稼働させる方法があります。この記事では、光ファイバー通信におけるさまざまな種類の減衰、光ファイバーで減衰が発生する主な原因、およびその防止方法について説明します。また、信号損失の問題をトラブルシューティングするためのヒントもいくつかご紹介します。ぜひ続きを読んで、詳しくご確認ください！

光ファイバーで減衰が発生する原因

光ファイバー信号の伝送プロセスでは、一般に伝送品質は光ファイバーの減衰と分散の影響を受けます。光ファイバーの減衰は、光ファイバー伝送プロセスにおける光パワーの損失を表します。光ファイバーケーブルは、ガラスまたはプラスチックの繊維で作られています。このような繊維材料の特性により、光ファイバーケーブルが長くなるほど、光パワーの損失も大きくなります。光ファイバーの減衰によって、信号増幅を行わずに光送信機と受信機の間で許容される最大距離が決まります。 

光ファイバー通信における減衰には、吸収損失、散乱損失、曲げ損失など、多くの種類があります。光ファイバーの減衰原因を理解することは、信号損失を低減するための適切な対策をさらに研究するうえでの前提となります。そこで、次の記事では、光ファイバーで減衰が発生する原因を分析します：

要因1：材質

光ファイバーに使用される主な材料はガラスとプラスチックであり、これらは程度の差こそあれ光信号を吸収します。この吸収損失によって光ファイバーが減衰します。一方、不純物は、材料の純度が低いことやファイバーの製造工程が不完全であることに起因します。一方、  不完全なファイバー製造工程による不純物も、光ファイバーケーブルの減衰を引き起こす主な原因です。このため、製造工程を最適化することで不純物損失を低減できます。

要因2：光ファイバーの散乱

ランダムに分布する光ファイバーの内部構造によって生じる散乱も、伝送品質に影響を与える主要因です。散乱によって光ファイバー内を伝送される光信号の方向が変わるため、伝送される光パワーは必然的に低下します。次の図は、光ファイバー散乱の主な種類の1つであるレイリー散乱を示しています。レイリー散乱によって、一部の光波は発生源へ後方散乱します。

レイリー散乱

要因3：光ファイバーの曲げ

光ファイバーの敷設工程では、敷設環境に応じて光ケーブルが曲がることは避けられません。光ファイバーの曲げによる減衰は主に曲げ部分で発生します。この部分では光信号が全反射されないため、一部の光信号が失われます。 

要因 4：光ファイバーの損失スペクトル

光ファイバーの減衰は波長によって異なります。減衰が比較的低い波長は低損失ウィンドウと呼ばれます。低損失ウィンドウには、850nm、1310nm、1510nmの3つがあります。光ファイバーの損失スペクトルを次の図に示します。光ファイバー製造技術の継続的な発展に伴い、光ファイバーの損失スペクトルは全帯域で低損失化する傾向にあります。次の図に光ファイバーの損失スペクトルを示します。

光ファイバー損失スペクトル

光ファイバーの減衰を低減するにはどうすればよいですか？

光ファイバーの減衰原因を分析したところで、次に、光ファイバーの減衰を適切に低減するにはどうすればよいのでしょうか。光ファイバーの減衰を低減することは、光ファイバーの伝送品質を向上させ、長距離通信伝送を実現するうえで非常に重要です。次に、この記事では光ファイバー減衰の最適化対策について詳しく分析します。

光ファイバーの製造および敷設プロセスを改善

高度な光ファイバー生産・製造技術を採用することで、光ファイバーの純度を向上させ、不純物や残留物を低減できます。 

光ファイバーの敷設工程では、曲げ損失を低減するために、光ケーブルの曲げ半径を小さくし、不要な曲げを可能な限り避ける必要があります。また、敷設工程で光ファイバーケーブルを切断する際は、切断面の傾斜角度が大きくなって接続不良を引き起こし、伝送品質に影響を与えることを避けるため、適切な切断装置と専門技術者が必要です。

光増幅技術

光増幅技術とは、光増幅器を使用して微弱な光信号を増幅し、光パワーを向上させる技術を指します。光増幅器は、主に増幅媒体とポンプ光源で構成されています。光増幅時には、媒体がポンプ光源から十分なエネルギーを吸収し、そのエネルギーを減衰した光信号へ伝達します。QSFPTEKは提供しています 光ファイバー増幅器 （DWDM EDFA）は、光信号を増幅することで、長距離WDM & OTNネットワークの光パワーを大幅に向上させます。

DWDM EDFA 光増幅器 

分散補償技術

光分散は光源のスペクトル幅に比例します。光ファイバー伝送には狭スペクトル光源がよく使用されます。しかし、情報容量が継続的に増加する中、狭スペクトル光源では増大する通信需要に対応できません。そのため、分散補償技術が必要です。 

分散補償技術は、光ファイバー回線の分散とは逆の光波を提供することで全体的なファイバー分散を低減し、ファイバー分散によって生じる波形歪みを解決します。QSFPTEKの 分散補償モジュール (DCM) 負の波長分散を持つ特殊な光ファイバーを使用しており、分散を補償するためのシンプルで費用対効果の高いソリューションを提供し、信号を再生することなく120km以上伝送できます。 

分散補償モジュール

関連項目： 光ファイバーケーブルの減衰量を計算する方法は？

最後に

光ファイバー伝送の安定性を向上させることは、今後の光ファイバー通信開発における主な目的です。本稿では、減衰を引き起こす主な要因を分析し、最適化策も提案します。ネットワークにおける信号損失を最小限に抑えるうえで、お役に立てれば幸いです。それでもまだ以下についてご不明な点がある場合は 光ファイバーケーブル 減衰については、当社の専門技術サポートが待機しています。QSFPTEKは、適用されるすべての認証および規制に完全に準拠した、複数種類の高性能光ファイバーケーブルも提供しています。[email protected]までお気軽にお問い合わせください。