光ファイバー（ひかりファイバー、Optical fiber）は、離れた場所に光を伝える伝送路である。

光ファイバーを利用した設備・通信などについては、関連項目参照のこと。
目次

1 構造

2 屈折率と透過率

3 特長

4 モード

4.1 マルチモード・光ファイバー

4.2 シングルモード・光ファイバー


5 素材による分類

5.1 プラスチック製・光ファイバー

5.1.1 プラスチック製・光ファイバーの材料

5.1.2 プラスチック製・光ファイバーの製造法


5.2 ガラス製・光ファイバー

5.2.1 ガラス製・光ファイバーの製造法



6 フォトニック結晶ファイバー

7 増幅器用光ファイバー

8 損失

9 補足事項

10 脚注

11 関連項目

12 外部リンク

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構造

光ファイバーはコア(core)と呼ばれる芯とその外側のクラッド(clad、ただし英語圏では「外装」を意味する「cladding」が用いられる)と呼ばれる部分、そしてそれらを覆う被覆の3重構造になっている。クラッドよりもコアの屈折率を高くすることで、全反射や屈折により出来るだけ光を中心部のコアにだけ伝搬させる構造になっている。コアとクラッドはともに光に対して透過率が非常に高い石英ガラスまたはプラスチックでできている[1][2]。

また、被覆がないコアとクラッドのみの状態を単に「光ファイバー」と呼び、光ファイバーの表面をシリコーン樹脂で被覆したものを「光ファイバー素線」、光ファイバー素線をナイロン繊維で被覆したものを「光ファイバー芯線」、光ファイバー芯線を高抗張力繊維と外皮で被覆したものを「光ファイバーコード」とする呼びかたもある。複数の光ファイバー芯線に保護用のシースと呼ばれる被覆をしたものを光ファイバー・ケーブルと呼ぶこともある。

屈折率と透過率

一般的な石英ガラスを使った光ファイバーのコアとクラッドの屈折率の差はわずかに0.2% - 0.3%程度である。石英ガラスの屈折率はおよそ1.5なので、1秒間に地球を5周程度回る速度で光信号が伝わってゆく。光ファイバーの中で失われる光の量は1kmで数％程度。

特長

電磁気の影響を受けずに極細の信号線で高速信号が長距離伝送が出来るため、デジタル通信を中心に多くの用途に使用されている。2007年現在、1本の光ファイバーの伝送能力は100Tbpsを越える程度である。無中継での伝送では80km間隔のものが実用化されている。[2]

モード

光ファイバーの中を伝播する光の経路によってモードが分かれる。つまり、光が光ファイバーのごく狭い中心部だけを通るものが「シングルモード・光ファイバー」であり、光が光ファイバーの中をある程度の幅をもって通るのが「マルチモード・光ファイバー」である。

また、円筒状の伝送路である光ファイバーに横波である光を伝送すると、経路が同じでも偏波面が異なる、いわゆる偏波モードが生じる。光ファイバーの形状が完全な円筒であり、屈折率や温度などの条件も完全に均一であれば、伝送特性は偏波モードに依らない。しかし、実際には製造工程での狂いや外力などの不均一性により、伝送特性が偏波モードに依存することが多い。偏波モードによる伝送特性、特に遅延特性の差は偏波モード分散と呼ばれており、主に波長分割多重や長距離伝送にて伝送距離を制限する。

マルチモード・光ファイバーマルチモード・光ファイバー

マルチモード・光ファイバー（Multi mode optical fiber）は、光が多くのモードに分散して伝送されるものである。

シングルモード型と比較して以下の特性がある。

コア径が太く曲げに強い。

光ファイバー同士の接続や光ファイバーと機器との接続が比較的容易である。

伝送損失等が大きく長距離伝送に向かない。

安価である。

グレーデッド・インデックス型
グレーデッド・インデックス（Graded index、GI）型は、屈折率分布型とも呼ばれ、コアの屈折率が動経方向に対して二次関数的に連続変化するようなものである。