シングルモードファイバー光が伝わる単一の経路を提供し、約 8.3 µm の小さなコアサイズによって定義されます。マルチモードファイバー一方、光ファイバーには、光が光ファイバーを伝わるさまざまな経路、つまりモードがあります。これらのコア サイズは大きく、50 µm から 62.5 µm の範囲です。このブログでは、これら 2 種類のファイバーの主な違いを詳しく調べ、その構造、用途、光伝搬特性、選択基準について説明します。
構造の違い
コア径のバリエーション
マルチモード ファイバーとシングルモード ファイバーの最も明らかな違いは、コア径にあります。マルチモード ファイバーのコア径は通常、50 ～ 62.5 マイクロメートルと大きくなっています。一方、シングルモード ファイバーのコア径ははるかに小さく、通常は 8 ～ 10 マイクロメートル程度です。コア サイズのこの大きな違いは、各ファイバー タイプを光が伝わる方法に直接影響します。
屈折率プロファイル
マルチモード ファイバーでは、コアの中心から外縁に向かって屈折率が徐々に減少するグレーデッド インデックス プロファイルが採用されることがよくあります。この設計により、モード分散が低減し、帯域幅の性能が向上します。一方、シングルモード ファイバーでは、コア全体で屈折率が均一なステップ インデックス プロファイルが採用されています。この構成では、1 つのモードの光のみが伝搬されるため、「シングルモード」と呼ばれます。
クラッド特性
どちらのファイバー タイプも、コア内に光を閉じ込めるためのクラッドを備えていますが、クラッドとコアの比率は異なります。マルチモードファイバー通常、クラッド径は 125 マイクロメートルで、シングルモード ファイバーと比較してクラッド対コア比が小さくなります。シングルモード ファイバーは、同じ 125- マイクロメートルのクラッド径を維持しますが、コアがはるかに小さいため、クラッド対コア比が大きくなります。
アプリケーションの違い
近距離通信と遠距離通信
マルチモード ファイバーは、通常、建物内やキャンパス環境内の短距離アプリケーションに最適です。通常、最大 300 メートルの距離で使用されるため、ローカル エリア ネットワーク (LAN) やデータ センターに最適です。優れた長距離機能を備えたシングルモード ファイバーは、数百キロメートル、さらには数千キロメートルに及ぶ通信ネットワークに適しています。
帯域幅の考慮
マルチモード ファイバーの帯域幅容量は、一般にシングルモード ファイバーよりも低くなります。この制限により、マルチモード ファイバーは、エンタープライズ ネットワークや一部の産業環境など、中程度の帯域幅要件を持つアプリケーションに適しています。シングルモード ファイバーは、はるかに高い帯域幅機能を備えており、電気通信やケーブル テレビ ネットワークにおける高速長距離データ伝送に不可欠です。
コストと設置要因
マルチモード ファイバーは、短距離アプリケーションではよりコスト効率の高いソリューションとなることがよくあります。コア径が大きいため、より安価な光源とコネクタを使用でき、システム全体のコストを削減できます。シングルモードファイバー初期設備コストは高くなりますが、優れた性能と長距離での信号損失が少ないため、長距離アプリケーションでは長期的なコストメリットが得られます。
光の伝播の違い
モード分散特性
マルチモード ファイバーでは、複数のモードの光が同時にコアを伝搬できます。モード分散と呼ばれるこの現象により、異なる光モードがわずかに異なる速度で伝搬するため、長距離では信号が劣化する可能性があります。シングルモード ファイバーは、1 つのモードの光伝搬のみをサポートすることでモード分散を排除し、長距離でもよりクリアな信号を実現します。
波長に関する考慮事項
マルチモード ファイバーは、通常、850 nm または 1300 nm の短い波長で動作します。これらの波長は、マルチモード アプリケーションに関連する、より大きなコア直径と短い伝送距離に適しています。長距離伝送用に設計されたシングルモード ファイバーは、通常、1310 nm または 1550 nm の長い波長で動作します。これらの長い波長では減衰が少なく、信号は劣化することなくより遠くまで伝送できます。
色分散効果
どちらのタイプのファイバーも色分散の影響を受けます。色分散とは、異なる波長の光がわずかに異なる速度で移動する現象です。ただし、伝送距離が長いシングルモード ファイバーでは、色分散の影響がより顕著になります。分散シフト ファイバーなどの高度なシングルモード ファイバー設計は、長距離アプリケーションでこれらの影響を軽減するのに役立ちます。
シングルモードとマルチモードの選択方法?
距離要件
シングルモードファイバーとマルチモードファイバーのどちらを選択するかを決める主な要因は、必要な伝送距離です。300メートル未満の短距離アプリケーションの場合、マルチモードファイバー多くの場合、コスト効率の高いソリューションを提供します。距離が 300 メートルを超える場合や、将来を見据えたネットワークの場合は、長距離性能に優れているシングルモード ファイバーが優先されます。
帯域幅のニーズ
現在および将来の帯域幅要件を評価することは、ファイバーの選択において非常に重要です。マルチモード ファイバーは、短距離で最大 100 Gbps の帯域幅をサポートできるため、多くのエンタープライズ アプリケーションに適しています。ただし、高帯域幅、長距離のニーズや将来のネットワーク拡張に対応するには、シングルモード ファイバーが比類のない拡張性とパフォーマンスを提供します。
コストの考慮
シングルモード ファイバーは優れたパフォーマンスを提供しますが、トランシーバーとコネクタが高価であるため、初期コストが高くなることがよくあります。マルチモード ファイバーは、特に既存のインフラストラクチャでの短距離アプリケーションではより経済的です。決定する際には、短期コストと長期コストの両方を考慮することが重要です。
既存のインフラストラクチャとの互換性
ネットワークをアップグレードまたは拡張する場合、既存のインフラストラクチャとの互換性が重要な考慮事項となります。現在のネットワークで主にマルチモード テクノロジが使用されている場合は、マルチモード ファイバーが論理的な選択となる可能性があります。ただし、長期的なスケーラビリティが優先される場合は、短期的な互換性の問題が発生する可能性があるにもかかわらず、シングルモード ファイバーへの移行の方が有利になる可能性があります。
環境要因
動作環境はファイバーの選択に影響します。シングルモード ファイバーは一般に、温度変動や物理的ストレスなどの外部要因に対してより耐性があるため、屋外や過酷な産業環境に最適です。マルチモード ファイバーは、制御された屋内環境に適していますが、より厳しい環境では追加の保護が必要になる場合があります。
将来を見据えた検討
データ需要が増大するにつれて、将来を見据えたネットワーク インフラストラクチャの重要性がますます高まります。シングルモードファイバーファイバーの交換を必要とせずに、将来のアップグレードや帯域幅の拡張の可能性が大きくなります。この長期的な視点により、初期コストの上昇を相殺し、より持続可能なネットワーク ソリューションを提供できます。
シングルモードの購入場所またはマルチモードファイバー?
恒通グループは、光ファイバー通信に関する多様な専門知識を持つ国際企業です。お客様の特定のニーズに適した光ファイバーソリューションを選択するための専門的なガイダンスについては、恒通グループにお問い合わせください。当社の専門家チームは、お客様独自の要件に合わせてカスタマイズされたパーソナライズされた推奨事項と最先端の光ファイバー製品を提供できます。お問い合わせください。jenny@htgd.com.cnまたは、+8615711010061 に電話して、当社の高度な光ファイバー ソリューションがネットワークのパフォーマンスと信頼性をどのように向上できるかをご確認ください。
参考文献
1. Agrawal, GP (2019)。光ファイバー通信システム。John Wiley & Sons。
2. Keiser, G. (2021). 光ファイバー通信。McGraw-Hill Education。
3. Senior, JM、Jamro, MY (2009)。光ファイバー通信：原理と実践。ピアソン エデュケーション。
4. Hecht, J. (2015). 光ファイバーの理解。Laser Light Press。
5. Dutton, HJR (1998)。光通信の理解。Prentice Hall。
6. Crisp, J., & Elliott, B. (2005). 光ファイバー入門. Newnes.