シングルモードとマルチモード・ファイバーの違いは何ですか？シングルモードとマルチモードは混在できますか？

シングルモードとマルチモード・ファイバーの違いは何ですか？シングルモードとマルチモードは混在できますか？

シングルモード・ファイバーとマルチモード・ファイバーは、主に光信号の伝送に用いられる2種類の光ファイバーである。伝送特性、伝送距離、伝送帯域幅の点で大きく異なります。この記事では、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の違いを詳しく説明し、実用上の限界について説明します。

まず、シングルモード・ファイバーについて理解しよう。シングルモード・ファイバーのコア径は非常に小さく、通常9/125ミクロンしかない。コアの直径が非常に小さいため、シングルモード・ファイバーは単一の光ビームしか伝送できず、光信号を長距離伝送してもモード間の干渉は起こらない。このため、シングルモード・ファイバーは高帯域幅と長距離伝送を実現できる。シングルモード・ファイバーは、長距離伝送、衛星通信、インターネット・バックボーン・ネットワークなど、高速データ伝送や大容量伝送を必要とする用途に適している。

対照的に、マルチモード・ファイバーはコアの直径が大きく、通常は50ミクロンまたは62.5ミクロンで、これにより複数の光ビームを伝送することができる。マルチモード・ファイバーは伝送距離が比較的短く、モード間干渉に悩まされる。光信号が伝送中に多重反射を受けると、異なる速度で進む異なるモードの光が発生し、信号の歪みや減衰を引き起こす。このような制約から、マルチモード光ファイバーの伝送距離は比較的短く、一般にローカルエリアネットワーク（LAN）や近距離通信に適している。

実際には、シングルモードファイバーとマルチモードファイバーは、伝送特性や動作原理が異なるため、混在させることはできない。

まず、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は伝送モードが異なる。光ファイバーの構造が異なるため、シングルモード光ファイバーは1本の光ビームしか伝送できないが、マルチモード光ファイバーは複数の光ビームを同時に伝送できる。これらが混在すると、光信号の相互干渉や歪みにつながる。

第二に、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の伝送距離は異なる。シングルモード光ファイバーは長距離伝送が可能で、伝送距離は数十キロから数百キロに達する。マルチモード光ファイバーの伝送距離は比較的短く、一般的には数キロメートル以下である。

シングルモード・ファイバーとマルチモード・ファイバーの伝送帯域幅にも違いがある。シングルモード光ファイバーは単一の光ビームしか伝送できないため、伝送帯域幅が広く、数百Gbpsあるいはそれ以上に達することもある。一方、マルチモード光ファイバーの伝送帯域幅は比較的低く、一般的に数十Mbpsから数百Mbpsの間である。

シングルモード・ファイバーの伝送特性が優れているにもかかわらず、製造コストが高いため、実際には、特に短距離通信やローカル・エリア・ネットワーク向けには、依然としてマルチモード・ファイバーの市場が存在することに注意することが重要である。

まとめると、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は、伝送特性、伝送距離、伝送帯域幅において明らかな違いがある。両者を混在させることはできないが、さまざまな応用シナリオにおいて、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にはそれぞれ独自の利点と限界がある。したがって、光ファイバー伝送ソリューションを選択する際には、特定のアプリケーション要件に従って合理的な選択を行う必要があります。