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電気ではなく「光」でデータを送る

一般的な電線(銅線)が「電気信号」を用いてデータを送るのに対し、光ファイバーケーブルはデータを「光の点滅」に変換して伝送するケーブルです。
髪の毛ほどの細さの石英ガラスやプラスチックの繊維でできており、インターネットの光回線(FTTH)はもちろん、工場内の高速ネットワークや、高画質映像の伝送など、大容量のデータを瞬時に送る必要がある場面で欠かせない存在となっています。

光ファイバーの構造と「全反射」の仕組み

光ファイバーは、中心部と外周部で性質の違うガラス(またはプラスチック)が二重になった構造をしています。

① コア(中心部)

実際に光が通り抜ける道となる中心部分です。光の屈折率が高く設定されています。

② クラッド(外周部)

コアを包み込んでいる外側の層です。コアよりも光の屈折率が低く作られています。

光は、屈折率が高い物質(コア)から低い物質(クラッド)へ向かって進むとき、境界線で鏡のように反射する性質があります。この「全反射(ぜんはんしゃ)」を利用することで、光がケーブルの外に漏れることなく、曲がりくねったケーブルの中でも光を遠くまで届けることができるのです。

用途で分かれる2つの種類:シングルとマルチ

光ファイバーケーブルは、内部のコアの太さによって大きく「シングルモード」と「マルチモード」の2種類に分けられます。

シングルモード(SMF) マルチモード(MMF)
  • コアの太さ: 非常に細い(約9μm)
  • 光の通り方: 光が真っ直ぐ一本道で進む
  • 伝送距離: 数十km以上の長距離
  • 主な用途: 都市間の通信網、屋外の光回線、長距離ネットワーク
  • コアの太さ: 比較的太い(約50μm等)
  • 光の通り方: 光がジグザグに反射しながら進む
  • 伝送距離: 数百m〜数kmの短距離
  • 主な用途: ビルや工場内のLAN、データセンター、機器間の接続

FA現場で光ファイバーが重宝される理由

光ファイバーは「速い・大容量」というイメージが強いですが、工場などのFA(ファクトリーオートメーション)環境において最も大きなメリットとなるのは「ノイズフリー(電磁誘導ノイズを受けない)」という点です。

  • 銅線の場合、大型モーターやインバーターの近くを通すと電磁ノイズを拾い、通信エラーを起こすことがあります。
  • 光ファイバーは電気ではなく「光」であるため、どれだけ強い電磁波の近くを通しても通信が乱れません。

⚠ 取り扱いの注意点:許容曲げ半径

ノイズに強い光ファイバーですが、ガラスでできているため「極端な曲げ」には弱いです。規定以上の角度で折り曲げると、内部で光が全反射できなくなって信号が減衰したり、最悪の場合はガラスが折れて断線してしまいます。配線の際は、銅線以上にケーブルの「曲げ半径」に注意を払う必要があります。

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