光ファイバ減衰の歴史

 光ファイバー技術は人間のコミュニケーションプロセスに革命を起こし、光ファイバーは光ファイバーの重要なコンポーネントであることを私たちは知っています。もちろん、光は私たちの通信信号のキャリアであることは間違いありません。私たちはこれから何百年もの間、光を使って情報を伝達してきました。しかし、光ファイバーを介して光を伝送する新しい方法は、人間の生活を向上させ始めた技術革新の新しい道を切り開きました。


同様に、1960年代にレーザー（放射線の誘導放出による光増幅）が発明されたことは、光ファイバーを介した光の透過を可能にした大きな飛躍の1つでした。レーザーは、電話、マイクロ波、銅の通信システムよりも大量のデータを送信できます。


科学者たちは、レーザー光を透過させるためにさまざまな方法を試してきました。彼らはさまざまな種類のガラス繊維を試し、どれがより低い伝送損失をもたらすかを観察しました。実験は、宇宙からガラス管、固体ガラス線などに及びます。固体ガラスワイヤーは有望な結果をもたらし、したがって研究者にとって好ましい媒体になりました。


銅線は電気通信に使用され、固体ガラス線の初期の結果は銅線を置き換えるのに十分ではありませんでした。減衰と呼ばれるガラス単線の伝送損失が大きかった。研究者は、1960年代の研究で、光ファイバーについて1,000 dB/kmを記録しました。そのような損失レベルは透過には受け入れられず、研究者はより低い損失を達成するためにガラスを精製するための彼らの追求を続けました。


1969年、科学者たちは、不純物を取り除くことでガラス線の減衰を抑えることができると結論付けました。彼らは、ガラス線の不純物が光ファイバーの信号損失を引き起こすことを発見しました。彼らは不純物を取り除くことによってガラスを浄化する技術を考案しました。ガラス繊維の散乱損失と吸収損失を引き起こしたのはシリカではありませんでしたが、金属、金属酸化物、およびヒドロキシルイオンが高い減衰を引き起こしました。


米国のコーニングの研究室の科学者は、1970年に20 dB/kmの損失を持つマルチモード光ファイバーを作成しました。これは、光ファイバーと減衰の歴史における驚くべき成果でした。光ファイバーの父であるチャールズ・カオは、4dB/kmという低い減衰を実現する方法を提案しました。


コーニングは1972年に、850nmで4 dB/kmの減衰を持つマルチモードファイバを製造しました。この発明は画期的な成果であり、世界中の研究者がシリカガラス繊維の損失レベルを下げるために取り組むことを奨励しました。マルチモードファイバは、通信ネットワークに使用された最初の光ファイバでした。 1300 nmで、マルチモードファイバは約1.5 dB/kmの減衰を示します。これらは、コア径が62.5マイクロメートルのマルチモードファイバの初期バージョン用でした。


これで、コア径が50マイクロメートルのマルチモードファイバの減衰は、850nmで2.5dB / km未満、1300nmで0.5dB/km未満であることがわかりました。


減衰は波長に依存する特性です。低波長での減衰は高く、高波長での減衰は低くなります。この記述は、800 nm〜1550nmの波長範囲に当てはまることに注意してください。 1550nm以降、減衰は増加します。 1980年代の終わりに向けて、研究者は、より低い減衰値を達成するために、より高い波長の伝送をサポートできるシングルモードファイバの開発に成功する可能性があります。


光ファイバには、大きく分けてマルチモードファイバとシングルモードファイバの2種類があります。どちらのタイプも通信ネットワークに使用されます。シングルモード光ファイバは長距離ネットワークに使用され、マルチモード光ファイバは短距離ネットワークに使用されます。


初期のシングルモードファイバ（ITU-T G.652Aファイバとして分類されているもの）の1310 nmでの減衰は、1550nmで0.5dB/kmおよび0.40dB/kmでした。シングルモードファイバの2番目のバージョンであるITU-TG.652Bは、両方の波長で減衰の改善を示しました。 ITU-T G.652Bファイバーは、1310nmで0.4dB / km、1550nmで0.35dB/kmを示しました。実際には、これらの減衰値はITU-Tで指定されている値よりも小さくなります。


光ファイバメーカーが提供するG.652Bファイバの減衰値は、1310nmで0.35dB / km未満、1550nmで0.20dB/km未満です。これは、ITU-TG.652CおよびITU-TG.652Dファイバーの場合ですが、ITU-T勧告では、両方のタイプの両方の波長で0.4 dB/kmが指定されています。


光ファイバの低損失の追求は、低損失光ファイバの発明につながりました。一部のメーカーは、G.652カテゴリのファイバで1550nmで0.17dB / km、1310nmで0.32dB/kmのレベルを達成しています。


一部のファイバーメーカーは、大洋横断の超長距離ネットワークに使用されるカットオフシフトファイバーで0.16 dB/km未満の減衰を達成することができました。これまでに報告された最低の減衰は0.1419dB/kmです。

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