●光ファイバー【ヒカリファイバー】

一端から入射した光を、もう一端へと伝える繊維。材料には光の透過率が非常に高い石英や、透過率はやや低いが安価で加工が簡単なメタクリル樹脂が多く使われる。断面は円形で、屈折率が高い中心部(コア)と、それを同心円状に取り巻く屈折率の低いクラッドとから成る。多くの伝播モードの光を通す多モード・ファイバーと、コアの直径が小さく、1つのモードの光しか通さない単一モード・ファイバーとがある。光通信、光応用計測、照明、医療用内視鏡、レーザー・メスなどに広く利用されている。単一モード・ファイバーは、長距離の超高速光通信や光ファイバー干渉計に使われる。石英系光ファイバーにエルビウムを添加したエルビウム添加光ファイバーは、光通信における光増幅器として重要な役割を持つ。
(荒川泰彦 東京大学教授 ／ 桜井貴康 東京大学教授 ／ 2007年)

光を送るための透明な細い線です。原材料には光の屈折や透明度に優れるガラスが使われてきましたが、コストが高く壊れやすいので、プラスチック製の開発も盛んです。光通信のほか、医学用の内視鏡でも使われています。

《optical fiber》高純度のガラスやプラスチックでできた細い繊維。光通信ケーブルなど、光による伝送路として用いる。従来の銅線に比べ高速大容量の転送速度をもち、信号の減衰も少ない。シングルモード光ファイバーとマルチモード光ファイバーがある。光学繊維。オプティカルファイバー。

光信号を通す通信ケーブル。メタルケーブルに比べ、電気障害（ノイズ）に影響されにくく、光をスムーズに通す構造で、実現できる通信速度は従来のメタルケーブルと比べて段違いに速い。正確な情報を遠方まで大量に送信することも可能。

光を透過する繊維。透過率が高い石英ガラスやプラスチックでできた極細の繊維で、光の信号を遠方まで伝送する。高速大容量の光通信をはじめ、医療用の内視鏡、光の干渉を応用した計測機器などに用いられる。

紡糸された誘電体よりなる光導波路。コアと呼ばれる中心付近の屈折率の高い部分とクラッドと呼ばれる周辺の屈折率の低い部分よりなる。光はコアとクラッドの境界で全反射を繰り返しつつ，コアの中を伝搬する。光ファイバーの原理はかなり古くから知られていた。1927年には多数のファイバーを束ねたバンドルファイバー(ファイバーオプティクスともいう)を用いて光学像を伝送するアイデアが出され，50年代に入ってこれが医療用として人体内部の観察に用いられるようになった。

光通信に用いられる導波路。「光を導く繊維」という意味であり、光信号が伝搬する中心部のコアとよばれる部分と、その周辺を覆う同心円状のクラッドとよばれる部分の2種類の透明な誘電体（ガラスまたはプラスチック）から構成されている。コアの屈折率をクラッドのそれよりもすこし（0.1～1.0％程度）大きくすることにより、コアとクラッドの境界での光の全反射現象を利用してコア内部に光を閉じ込めて、光信号を遠方に伝える。［坪井　了・三木哲也］

材料による分類

使用される誘電体の材料によって光ファイバーは3種類に分類される。石英を主体とした石英光ファイバー、窓ガラスと同様な成分のガラスを用いる多成分ガラス光ファイバー、および透明度の高いプラスチックを用いるプラスチック光ファイバー（POFともよばれる）である。このうち、損失がもっとも低く伝送特性も優れているのは石英光ファイバーであることから、これは光通信用として広く使われている。外径は125マイクロメートルに統一されており、髪の毛ほどの細さである。光を伝えるコアの径は数マイクロメートル～数十マイクロメートルとさらに細い。多成分ガラス光ファイバーは、石英光ファイバーのような低損失を実現できないので、通信用ほど低い損失を必要としない用途に限られる。また、プラスチック光ファイバーは損失が大きいため短距離（数十～数百メートル）の用途に限られるが、大口径化による取り扱いやすさ（接続が容易、曲げがきつくても折れにくいなど）から屋内の装置間の配線や自動車内のワイヤハーネス（配線）などに使用されている。［坪井　了・三木哲也］

光の伝わり方による分類

光ファイバー内の光の伝わり方により、SM（シングルモード）型とMM（マルチモード）型に大別できる。SM型光ファイバーは、コア径が数マイクロメートルであり、このような細径のコア内においては光信号はただひとつの伝搬モード（光線の伝わり方）しかもたないため、非常に優れた伝送特性を発揮する。MM型は、コア径が数十マイクロメートルの大きいものであり、伝搬モードが非常に多く存在する。そのため、光信号が乱れやすく長距離の通信には適していないが、コア径が大きいのでコネクターなどの部品が安価にできるため、LAN(ラン)などの構内用として使われる。MM型は、コア部の屈折率の形状によってさらに二つに細分される。コア部の屈折率をクラッドの部分に対して階段（ステップ）状に大きな値を保つSI（ステップインデックス）型と、クラッドの境界からコアの中心に向けて屈折率を緩やか（グレーデッド）に大きな値へと変化させるGI（グレーデッドインデックス）型である。GI型は、屈折率の変化を放物線状にすることによって伝搬モード間の伝搬速度差を極小化しており、SI型に比べて伝送特性が大きく改善される。そのため、通常使われているMM型光ファイバーはほとんどがGI型である。［坪井　了・三木哲也］
『榛葉實著『光ファイバ通信概論』（1999・東京電機大学出版局）　▽佐藤登監修、電子情報通信学会編・刊『IT時代を支える光ファイバ技術』（2001）　▽山下真司著『イラスト・図解光ファイバ通信のしくみがわかる本』（2002・技術評論社）』

離れた場所に光を送る伝送路のこと．電磁気の影響を受けずに高速信号を長距離に伝送できるため，デジタル通信を中心に多くの通信用途に使われている．ごく近い距離には光に対して透過率が高いプラスチックも使われているが，伝送損失が大きいので，長距離用には石英ガラスがもっぱら用いられている．伝送損失は0.3 dB/km 以下に抑えられていて，失われている光の量は1 km で数％ 程度である．光ファイバーはコア(core)とよばれる芯と，わずかに屈折率の低い外側のクラッド(clad)と呼ばれる部分とそれらを覆う被覆の三重構造になっている．この状態を光ファイバー素線という．コアとクラッドの屈折率の差は0.2～0.3％ 程度である．ガラス製光ファイバーの製造にはMCVD法(modified chemical vapor deposition)，OVD法(outside vapor deposition)，VAD法(vapor phase axial deposition)などによって内周部と外周部で添加物の種類や濃度を変えて母材がつくられる．コアの屈折率を上げるためにはGeやPが使われ，クラッドの屈折率を下げるためにはBやFが添加される．こうして出来た母材を縦方向にして約2000 ℃ の電気炉に入れ，石英が溶けて自重で糸状に引き伸ばされて垂れてきたものを，シリコン樹脂ほかで被覆して光ファイバー素線がつくられる．