光学用語集シングル/マルチモードファイバ

シングルモードファイバ(SMF)とマルチモードファイバ(MMF)は光ファイバの種類のことです。シングルモードファイバは、コア径が10μm以下と小さく1つの空間モードのみを伝送するファイバのことです。ファイバ中を進んでいくレーザー光に1つのモードしか存在せずモード分散が生じないため、伝播にともなう信号波形の劣化が少なく長距離伝送ができます。そのためシングルモードファイバは主に長距離通信用として利用されています。大容量の情報を長距離かつ高速に伝えるために光信号が吸収されて減衰しないよう、ファイバの材料には純度の高い石英が使われています。また光ファイバのコアの部分が非常に細いため折り曲げに弱く高い加工技術も必要となります。


図1. シングルモードファイバ

マルチモードファイバはコア径が50μmや62.5μmと太く、異なる空間モードが混在して伝播することができます。多数のモードに信号を多重化できるため、大容量の信号伝送が可能です。しかしモード分散の問題があります。模式的に表現すると、ファイバに入射した光は図2のように全反射を繰り返しながら進むため、モード間で伝播速度が異なり分散が生じます。これにより伝播にともない信号波形が劣化してしまうので、高速での長距離通信が難しくなります。
この問題のため、マルチモードファイバは主にLANなどの中短距離の高速伝送に利用されています。また材料としてプラスチックを使っているので安価でかつ折り曲げにも強く加工しやすいのも特徴です。


図2. マルチモードファイバ

CODE Vでは空間を伝播するレーザービームとシングルモードファイバの結合効率を結合効率(CEF)オプションを使って計算できます。。CEFオプションはシングルモードファイバのみで機能しますのでマルチモードファイバの場合には各モードに対して結合効率計算を実行して結果を足し合わせます。

RSoftでは光ファイバ内の伝播解析を行なうことができます。また、光ファイバを含む光通信システム全体のシミュレーションを行ない、モード分散や波長分散など光ファイバの持つ特性が通信品質に与える影響を解析することも可能です。

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