光ファイバーの強度はどれくらい？曲げるとどうなる？
※この記事は製品や技術にまつわるお役立ち情報＝豆知識を意図しておりますことから、弊社製品以外の製品や市場一般に関する内容を含んでいることがあります
通信技術に必要な光ファイバーは、透明なプラスチックやガラスでできた細い糸状の繊維です。ネット接続の高速化には光ファイバーが欠かせないのですが、光ファイバーの強度はどれくらいなのでしょうか。また、光ファイバーを曲げるとどうなるのでしょうか。光ファイバーの強度について解説します。
光ファイバーの強度
光ファイバーはガラスでできています。ガラスはもろくてすぐ割れるものですが、ガラス製光ファイバーはそうではありません。ある面では、ガラスの常識を超えて頑丈にできているのです。ガラス製光ファイバーは、強い引き伸ばしに耐える力を持っていて、軽くなら結ぶこともできる脅威の素材なのです。
ただし、光ファイバーを丈夫なまま使うには、傷ができないようにしなければなりません。傷があると何らかの力がかかった場合に、割れてしまうおそれがあるのです。そのため、光ファイバーは表面に被膜をかけて保護されています。
また、光ファイバーは湿気に弱いので、なるべく湿度を避けましょう。また、衝撃が加わらないように注意しなければなりません。それさえ守れば、光ファイバーを長く保てます。
光ファイバーの強度特性
光ファイバの原料は石英ガラスやプラスチックです。これらの素材で作られる繊維状の物質で、中に光が通る構造になっているのが光ファイバーなのです。光の通る部分の太さにより、シングルモード、マルチモードと呼ばれます。
光ファイバー自体はガラス製なのでもろくて壊れやすく、強度特性はあまり高くありません。しかし、表面をシリコンやナイロンなどで覆っているので、軽く曲げる程度なら耐えることができます。実際に通信で使われる光ファイバーケーブルは、何本もの光ファイバーを束ねたものです。
光ファイバーを使った通信は、電気信号を送るのではなく、半導体レーザーやLEDなどの光を利用して通信します。光ファイバーは、わかりやすく言うと光を通す繊維です。光を通すので照明に利用されることも多いのですが、現在は光回線ケーブルとして多く利用されます。
「なぜ光ファイバーでネット通信ができるのでしょうか」という疑問をもたれる方も多いようです。ネット上の映像や文字などのデータは、一度レーザーの光に変換されて光ファイバーを通り、ふたたび光をデータに戻して利用されています。
ではなぜ光ファイバーだと、従来のネット回線よりも高速通信ができるのでしょうか。光ファイバー通信が実用化される前は、ADSL回線によってデータが送られていました。このADSLはデータを電気信号で送るので、一度に送れるデータ量が限られているために、どうしても速度を上げることができなかったのです。
光ファイバーは曲げて使えるの？
光ファイバーは曲げに弱く、曲げたままでの使用はおすすめできません。
光ファイバーは曲げて使わない
光ファイバーはガラス製ですから、基本的に曲げて使うものではありません。しかし、光ファイバーはシリコンなどの被膜で覆われており、少しくらい曲げても折れることはありません。軽くなら結ぶこともできるくらい柔軟性がありますが、それでも元々ガラス製であることを考えると、無理はしないほうがいいでしょう。
光ファイバーを曲げるとデータ通信に影響がある
また、光ファイバーを曲げてはいけないのは、壊れやすいからだけではありません。光ファイバーを曲げて負荷をかけると、データ通信に影響が出てしまうのです。少し曲げる程度なら影響はありませんが、各光ファイバーメーカーでは、光ファイバーの最小曲げ半径を30㎜までとしています。
光ファイバーを小さい半径で曲げると伝送損失が増加する
つまり、これ以上小さい半径で曲げると、伝送損失が増加してしまうのです。さらに半径を小さくして曲げると、5㎜程度を限度として多くの光ファイバーが通信不能に陥ります。ちなみに、光ファイバーが曲げに弱いのはガラス製だからというだけでなく、光ファイバーの通信の仕組みにも関係しています。
光ファイバーは屈折率の高い素材を中心にして、その周囲を屈折率の低い素材で包む構造になっています。光ファイバーに光を送ると、屈折率の違う2つの素材の境界面で反射しながら光が進んでいきます。光ファイバーがまっすぐであれば、光は境界面に一定の角度でぶつかりながら進みますが、光ファイバーを曲げると境界面の角度が変わるために、うまく反射できなくなって光が進まなくなるのです。
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光ファイバーを曲げるのはNGです。光ファイバーは、透明なプラスチックやガラスでできた細い糸状の物質なので、曲げに弱いのです。
実際には光ファイバーの表面をシリコンなどの被膜で覆ってあるので、ある程度の力には耐えられるようになっています。しかし、光ファイバーを曲げると通信時にデータ損失が発生したり、通信そのものができなくなるおそれもあります。最近は曲げに強い光ファイバーも開発されていますが、それでも基本的に曲げに弱いものであることは変わりません。
