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光ファイバー

光ファイバー

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

光ファイバー
光の全反射という物理現象を利用して、光信号を高速かつ大容量に伝送するための非常に細い繊維状の伝送媒体

解説

光ファイバーは、中心部の「コア」とその周囲を覆う「クラッド」という二層構造で構成されています。コアには屈折率の高いガラスやプラスチックが、クラッドにはそれよりも屈折率の低い材料が用いられます。光がコア内を一定の角度以上で進むと、クラッドとの境界で「全反射」を繰り返し、光が外に漏れることなく遠方まで効率よく伝わります。

従来の通信で用いられてきた銅線(メタルケーブル)と比較すると、光ファイバーには多くの利点があります。電気信号ではなく光信号を用いるため、電磁ノイズの影響を全く受けず、信号の減衰も極めて少ないのが特徴です。これにより、一度に大量のデータを高速で、かつ長距離にわたって安定して送ることが可能となりました。

項目 光ファイバー 銅線(メタルケーブル)
伝送信号 電気
伝送速度 非常に高速 低速〜中速
ノイズ耐性 受けない 受けやすい
長距離伝送 得意(減衰が少ない) 苦手(減衰が大きい)
コラム

光ファイバーは現代インターネット通信網の主役であり、家庭向けのFTTH(Fiber To The Home)や、大陸間を結ぶ海底ケーブルなどに広く利用されています。また、通信以外でも、医療現場で体内の様子を観察する内視鏡(胃カメラなど)の画像伝送にも欠かせない技術となっています。近年では、より曲げに強いプラスチック光ファイバーの開発も進んでおり、活用の幅がさらに広がっています。

小学生のみなさんへ

光ファイバーは、光をとおして情報を運ぶための、とても細い「光の通り道」です。ガラスやプラスチックでできていて、髪の毛くらいの細さしかありません。この細い管の中を、光がカベに当たってはね返りながら進んでいくことで、遠くまで情報を届けることができます。

みんなが家でインターネットを使ったり、動画を見たりできるのは、この光ファイバーが世界中につながっているおかげです。電気を使った線よりも、ずっと速く、たくさんの情報を運ぶことができるすごい発明なのです。

ルラスタコラム

光ファイバーは通信だけでなく、お医者さんが使う内視鏡ないしきょう(胃カメラ)にも使われています。体の外から中をのぞくことができるのは、光ファイバーが光を曲げて運んでくれるからなんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 光ファイバーが情報を伝えるときに利用している、光が境界線ですべてはね返る現象を何というか。
全反射
【応用】 光ファイバーが従来の銅線(メタルケーブル)に比べて、通信において優れている点を2つ挙げなさい。
一度に送れる情報量(帯域幅)が非常に大きいことと、電磁ノイズの影響を全く受けないこと。
【実践】 光ファイバーの構造において、光を閉じ込めるために中心部の「コア」と周囲の「クラッド」ではどちらの屈折率を高く設定しているか、理由とともに説明せよ。
コアの屈折率を高く設定している。全反射は、光が屈折率の大きい媒体から小さい媒体へ進もうとするときに起こる現象であるため、中心のコアを高く、外側のクラッドを低くする必要がある。

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