May 08, 2025

光ファイバータイプの開発の簡単な歴史

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テクノロジーの継続的な進歩により、光繊維の商業化以来、光学繊維のタイプはいくつかの重要な発達段階を経ました。

 

今日は、この旅を簡単に振り返ってみましょう。

 

####ステージ1:マルチモードファイバー(最初のウィンドウ)

 

1966年7月、中国系アメリカ人の科学者チャールズ・カオは、光ファイバー伝播の見通しに関する歴史的に重要な論文を発表しました。この論文は、光ファイバー伝達損失の主な原因を分析し、理論的には損失を20 dB\/kmに減らす可能性を実証しました。また、そのような繊維を通信に使用できることも提案しました。

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2009年、KAOは、光ファイバー産業への顕著な貢献により、物理学のノーベル賞を受賞しました。

 

この理論に導かれた4年後の1970年、米国のコーニング社は、20 dB\/kmの損失で光ファイバを採用し、光ファイバーを通信媒体として使用する可能性を証明しました。

 

同時に、米国のBell Labsは、材料としてHarium(GAAS)を使用して半導体レーザーを発明しました。サイズが小さいおかげで、光ファイバー通信システムで広く使用されていました。

 

1972年、光繊維の透過損失は4 dB\/kmに減少しました。

 

この時点から、光ファイバーコミュニケーションの時代が公式に始まりました。

 

1972年から1981年まで、それはマルチモード繊維の研究と適用期間でした。

 

光ファイバー通信で使用される最初の波長は850 nmで、最初のウィンドウとして知られていました。

 

開発された初期のマルチモード繊維は、ステップインデックスマルチモードファイバーでした。その後、A1Aカテゴリ(5 0\/125)の段階的インデックスマルチモードファイバーが開発されました。これらの繊維は、3。0-3。5dB\/km、200-800 MHz・kmの帯域幅、0。

 

その後、A1Bカテゴリ(62.5\/125)のグレードインデックスマルチモードファイバーが開発され、使用されました。これらの繊維は、3。0-3。

850 nmの波長の近くで動作する光発光ダイオード(LED)と組み合わせたこれらの2種類の繊維は、初期の光学通信システムを形成しました。

 

当時、LEDのスペクトル幅は40 nm、注入された光学電力は5または20μWで、最大データレートは5または60 mb\/sでした。

 

####ステージ2:マルチモードファイバー(2番目のウィンドウ)

1970年代の終わりと1980年代の初めに、ファイバーメーカーは2番目のウィンドウ(1300 nm)を開発しました。

 

A1Aカテゴリ繊維は、{0}。8-1。5 dB\/kmの減衰と200-1200 MHz・kmの帯域幅がありました。 A1Bカテゴリ繊維は、{0。8-1。5 dB\/kmの減衰と200-1000 MHz・kmの帯域幅がありました。

 

これらの繊維は、スペクトル幅が120 nm、注入された光学電力20μW、最大データレートが100 mb\/sでした。

 

####ステージ3:G.652、G.653、およびG.654シングルモードファイバー(2番目と3番目のウィンドウ)

1982年から1992年にかけて、G.652、G.653、およびG.654シングルモードファイバーの大規模なアプリケーション期間であり、2番目のウィンドウ(1310 nm)と3番目のウィンドウ(1550 nm)を光ファイバーの3番目のウィンドウ(1550 nm)を開きました。

 

1973年から1977年の間に、世界中の大手ファイバーメーカーは、さまざまな高度なプレフォーム製造プロセスを開発しました。 Corningは、OVD(外側の蒸気堆積)技術を開発しました。 NTT、Sumitomo、Furukawa、およびFujikuraは、VAD(Vapor Axial Deposition)テクノロジーを共同で開発しました。 LucentはMCVD(修正化学蒸気堆積)技術を改善しました。オランダのフィリップスは、PCVD(プラズマ化学蒸気堆積)技術を開発しました。

 

1982年、米国から始まり、日本とドイツがそれに続いて、G.652シングルモード繊維を使用した長距離プロジェクトの世界的な建設が始まりました。シングルモード繊維に対する大きな市場需要は、大量生産を刺激しました。

 

この時点で、コーニングのOVDは堆積速度をさらに増加させ、VAD、MCVD、およびPCVDはすべてアウタージャケットを追加して、プリフォームのサイズを増加させました。

 

その後、すべてのメーカーが2段階のハイブリッドプロセスに従って、プリフォームを拡大しました。

1990年代、フランスのアルカテルは、APVD(大気圧VAD)技術(MCVD +プラズマスプレープロセス)を開発しました。

 

主要な繊維メーカーによる製造技術の大幅な進歩は、従来のシングルモード繊維の広範なアプリケーションのためのより良い条件を生み出しました。

 

1984年、3番目のウィンドウ(1550 nm)が使用されました。

同じ年に、CCITT(国際電信協議委員会)はG.651およびG.652の基準を発行しました。

 

1985年までに、G.652繊維の減衰は、131 0 nmおよび1550 nmで0.21 dB\/kmで0。35dB\/kmに達しました。

1985年、日本と米国によって開発された分散シフト繊維(G.653)が商業化されました。その特徴は、ゼロ分散点を2番目のウィンドウから3番目のウィンドウにシフトすることでした。 1550 nmの波長では、損失が最も低いだけでなく、分散も最小でした。

 

1988年、CCITTはG.653標準を発行しました。この繊維は、日本の通信幹線で広く使用されていました。

1990年代初頭、エルビウムドープ繊維アンプ(EDFA)が商品化され始め、密な波長分裂多重化(DWDM)の考慮を促しました。

 

ただし、G.653繊維の1550 nm波長でのゼロ分散は、DWDMシステムのチャネル間で重度の非線形干渉を引き起こしたため、世界中で広く宣伝されていませんでした。

 

1995年、中国は北京コウルーン光ケーブルプロジェクトを建設し、24のコアのうち6つのG.653繊維を使用して活性化されませんでした。それ以来、中国はG.653繊維を使用していません。

 

この期間中、カットオフ波長シフト繊維も開発されました。 1550 nmでの損失が低いだけでなく、マイクロベンド損失も低いため、光アンプと潜水艦ケーブルシステムを使用した長距離システムに適しています。

 

1988年、CCITTはG.654標準を発行しました。

 

####ステージ4:ファイバーウィンドウの完全な開口部と特性の包括的な開発

1993年から2006年にかけて、ファイバー通信ウィンドウは4番目と5番目のウィンドウとSバンドに拡張され、ファイバー通信ウィンドウが完全に開いていました。 4つの新しいタイプの繊維が開発され、繊維の特性がより包括的になりました。

 

(1)非ゼロ分散シフトシングルモードファイバーG.655(3番目と4番目のウィンドウ)

高密度波長分割多重化(DWDM)システムで4波混合(FWM)および交差相変調(XPM)を抑制し、光学チャネル間の非線形干渉を減らすために、1993年に非ゼロ分散シフトファイバー(NZDSF)が導入されました。

最初に、LucentはTrueWaveファイバーを発射し、続いてCorningが大きな有効な領域葉繊維を導入しました。

これらの繊維は、最初に3番目のウィンドウ、すなわちCバンド(1530-1565 nm)で動作しました。 1995年以降、それらは4番目のウィンドウ、すなわちLバンド(1565-1625 nm)に拡張されました。

1996年、ITU-TはG.655標準を確立しました。 1998年以降、世界中で広く使用されていました。

 

(2)低水ピークシングルモードファイバーG.652C(5番目のウィンドウ)

1998年、LucentはTrueWaveファイバー(つまり、低水ピーク繊維)を導入しました。これは、1383 nm(減衰<0。31dB\/km)で水のピークをほぼ排除し、光ファイバーの5番目の窓、すなわち、Eバンド({6}} nm)を開きました。

1999年、中国は柔術の通信のケーブルに全波繊維を使用し始めました。

2000年、ITU-TはG.652C標準を確立しました。

2001年、コーニングは低水ピーク繊維を生産しました。

2002年、G.652Cファイバーが世界中で促進されました。

それ以来、シングルモード繊維は、1260 nmから1625 nmまでの波長範囲にわたって優れた減衰性能を示しています。

2002年5月、ITU-Tは、シングルモードファイバー通信システム用の光波長バンドをO、E、S、C、L、およびUに分割しました。

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マルチモード繊維の850 nm波長は、最初のウィンドウと呼ばれます。シングルモードファイバーの場合、Oバンドは2番目のウィンドウ、Cバンドは3番目のウィンドウ、Lバンドは4番目のウィンドウ、Eバンドは5番目のウィンドウです。

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