光ファイバーケーブルは何をしますか？

光ファイバーケーブル ガラスまたはプラスチックの鎖を通る光のパルスとして情報を送信します。それらは、最新の電気通信のバックボーンとして機能し、最小限の信号損失で長距離にわたって高速データ転送を可能にします。

コア機能

光ファイバーは、送信機を使用して電気信号を光に変換します。光は、コアとクラッディングの間を跳ね返り、全体的な内部反射を介してケーブルを通過します。目的地では、レシーバーが光を電気信号に変換します。

重要なコンポーネント

•コア：光を運ぶ薄いガラス/プラスチック中心
•クラッディング：内側を反射する外層
•バッファーコーティング：保護プラスチックジャケット
•強度メンバー：繊維の補強（ケブラーなど）
•外側のジャケット：耐候性のある外観

技術仕様

シングルモードファイバー（9µmコア）は、100kmを超える距離で赤外線レーザーライト（1310-1550NM）を運びます。マルチモードファイバー（50-62.5µmコア）は、より短いラン（≤2km）にLED光源を使用します。

パフォーマンスの比較

信号伝送力学

光パルスは、全体的な内部反射を通じて信号の完全性を維持します。臨界角の計算は、Snellの法則に従います：θ _c =罪 ^-1 （n ₂ /n ₁ ）、ここでn ₁ およびn ₂ コアとクラッディングの屈折指数です。

展開シナリオ

• 海底ケーブル ： 世界中で1.3m kmに及ぶ400システム
• ftth （繊維から家へ） ：直接消費者接続
• データセンター ： 400gbpsリンクを備えた背骨葉アーキテクチャ
• 産業 ： 耐摩耗性の工場自動化

制限と考慮事項

設置コストは銅を10〜30％超えています。スプライシングに必要な特殊な機器（スプライスあたり0.1Bの損失）。最小曲げ半径（通常は10〜20×ケーブルの直径）は、光の漏れを防ぎます。

進化のタイムライン

1977年：最初の商業インストール（シカゴ）
1988：TAT-8 Transatlantic Cable（同時に40,000コール）
2016：4,000kmの記録（1Tbpsシングルチャネル）
2023年：ファイバーペアごとに24tbpsを達成するSusea Systems

将来の開発

マルチコア繊維を使用した空間分割多重化（7つのコアが実証されています）。中空繊維は、レイテンシを3μs/kmに減らします。量子暗号ネットワークとの統合。

技術的なディープダイビング

光ファイバーシステムは、波長分割多重化（WDM）を活用して容量を増加させます。密なWDM（DWDM）は、それぞれが100gbpsを運ぶ繊維あたり最大160波長をサポートします。信号の再生は、80〜100km間隔で間隔を置いたエルビウムドープ繊維アンプ（EDFA）を介して発生し、電気変換なしで光学増幅を維持します。 4波混合のような非線形効果は、17dbmを超える電力レベルで有意になり、分散シフト繊維設計が必要です。偏光モード分散（PMD）補償は、100gbpsで動作する40kmを超えるリンクに対して重要です。

物質科学

ウルトラピュア融合シリカ（SIO ₂ ）コア材料を形成し、ゲルマニウムドーピングが屈折率を増加させます。 Claddingは、0.36％低い屈折率を持つフッ素ドープシリカを使用します。製造には、1900°Cでガスがプレフォームチューブ内にシリコン層を堆積する修正化学蒸気堆積（MCVD）が含まれます。繊維描画は2000°Cで発生し、直径を±0.1µmに制御して10km/minを引っ張ります。