光ファイバーは、都市間を結ぶインターネットの基幹網からデータセンター内の短距離リンクまで、現代のネットワークを支える基盤です。光ファイバーには、シングルモードとマルチモードの2種類があります。
シングルモードファイバーは、コア径がわずか9 µmで、光が伝搬するモードは1つだけです。この設計により信号損失を抑え、長距離にわたる広帯域通信を実現します。マルチモードファイバーは、より大きなコア（50 µmまたは62.5 µm）を持ち、複数の光モードを伝送します。短距離通信に適しています。
光ファイバーとは？
光ファイバーとは、非常に純度の高いガラス（場合によってはプラスチック）でできた細く柔軟な線で、光のパルスとしてデータを伝送します。損失の少ない小さな「光の管」と考えるとわかりやすいでしょう。インターネットや通信回線、医療用画像診断、産業用センサーなど、幅広い分野で利用されています。
光ファイバーは、主に次の3つの要素で構成されています。
- コア — 光が通る中心部（シリカまたはプラスチック製）。
- クラッド — コアの周囲を覆う、屈折率の低い層。全反射によって光を内部に閉じ込めます。
- コーティング（バッファ） — ガラスを損傷や湿気から守る保護用プラスチック層。
光ファイバーのコアの種類
光ファイバーのコアには、シングルモードとマルチモードの2種類があります。光の伝送特性が異なるため、それぞれ適した用途も異なります。
シングルモード光ファイバー（SMF）
コア径は非常に小さく（約8～10 µm）、光の経路（モード）は1つだけです。分散を抑え、非常に長距離かつ高速な通信に対応します。長距離通信や基幹回線に最適です。
マルチモード光ファイバー（MMF）
コア径は大きく（50 µmまたは62.5 µm）、複数の光モードを伝送します。モード分散が生じ、伝送距離が制限されることがあります。MMFは接続処理のコストが低く、建物内やデータセンターなどの短距離配線に適しています。
| 特性 | シングルモードファイバー | マルチモードファイバー |
| コア径 | 8～10 μm | 50～62.5 μm |
| 光モード | シングルモード | 複数モード |
| 帯域幅 | 非常に広い（最大100,000 GHz） | 狭い |
| 伝送距離 | 長距離（数十km） | 短距離（約1 kmまで） |
| 用途 | 長距離・高速通信 | 短距離、LAN、データセンター |
マルチモードの規格（OM1～OM5）簡易ガイド
マルチモードファイバーはOM1～OM5に分類されます。OMの数字が大きいほど、帯域幅や波長の柔軟性など、性能が向上します。
| ファイバーの種類 | コア径（µm） | 帯域幅（MHz·km、850nm時） | 最大データレート | 最大伝送距離（10 Gbps時） | 減衰量（dB/km） |
| OM1 | 62.5 | 200 | 10 Gbps | 300 m | 3.5 |
| OM2 | 50 | 500 | 10 Gbps | 550 m | 3.0 |
| OM3 | 50 | 2000 | 40 Gbps | 1000 m | 3.0 |
| OM4 | 50 | OM3より高い | 40～100 Gbps | 1500 m | 3.0 |
| OM5 | 50 | 広帯域（850～950 nm） | 100 Gbps | OM4と同等 | 3.0 |
OM1およびOM2
OM1ファイバーはコア径62.5ミクロンで、波長850 nmにおける帯域幅は200 MHz·kmです。減衰量は3.5 dB/kmで、最大300メートルの距離で10 Gbpsのデータレートに対応します。
OM2ファイバーはコア径を50ミクロンに縮小し、波長850 nmでの帯域幅を500 MHz·kmに向上させています。10 Gbpsの伝送に対応しながら、減衰量を3.0 dB/kmに抑え、最大伝送距離は550メートルです。
OM3およびOM4
OM3ファイバーは2003年に登場し、レーザー最適化されたコア径50ミクロンの技術を採用。波長850 nmで2000 MHz·kmの帯域幅を実現しています。1000メートルで10 Gbps、最大400メートルで40 Gbpsに対応します。
OM4ファイバーは2009年に標準化され、OM3より高い帯域幅と優れた性能を備えています。10 Gbpsでは最大1500メートル、エンジニアリングルールを適用した場合、40 Gbpsでは最大550メートルの伝送が可能です。
OM5広帯域マルチモード
OM5ファイバーは2017年に登場し、850～950 nmの複数の波長に対応する広帯域マルチモード技術を採用しています。波長分割多重（WDM）により、少ないファイバーで総帯域幅を拡大できます。
OM5は2～4つの波長を使用し、100 Gbpsのデュプレックス伝送に対応します。コア径は50ミクロンで、より長い波長での動作に向けて色分散特性が最適化されています。複数波長の伝送が必要な高速用途に最適です。
シングルモードファイバーの分類：OS1とOS2
OS1とOS2ファイバーはコア径が8～9 µmで、被覆色は黄色と共通ですが、用途は異なります。OS1はタイトバッファ構造を採用し、データセンターやキャンパスネットワークなど屋内用途に適しています。
1310 nmでの減衰量は≤1.0 dB/kmで、10 Gbpsの速度で最大10 kmの伝送に対応します。OS2はルースチューブ構造にゲルを充填した設計で、屋外用途向けです。1310 nmでの減衰量は≤0.4 dB/kmと低く、100 Gbpsで200 kmを超える伝送が可能です。
光ファイバーケーブルの構造：タイトバッファ型とルースチューブ型
光ファイバーケーブルには主に2種類の構造があり、それぞれ特定の環境や性能要件に合わせて設計されています。
タイトバッファ型ケーブル
タイトバッファ型ケーブルは、各ファイバーコアを直接覆う900 μmのバッファコーティングを備えています。この構造により、コアとクラッドをしっかり保護できます。
LAN、オフィスビル、短距離の通信事業者向けローカルループなど、屋内用途に最適です。OS1シングルモードファイバーはタイトバッファ構造を採用し、最大10 km（6マイル）の距離で最大10 Gbpsのデータレートに対応します。
ルースチューブ型ケーブル
ルースチューブ型ケーブルは、ゲル充填または乾式の大型で頑丈なチューブ内に、250 μmのコーティングを施した複数のファイバーを収容します。ファイバーはチューブ内で自由に動けるため、温度変化に伴う伸縮に対応しながら、湿気や物理的な負荷からも保護されます。
ファイバー端が露出しているため、終端処理にはファンアウトキットが必要です。これらのケーブルは、通信基幹網、直接埋設、過酷な環境など、屋外の長距離用途向けに設計されています。OS2シングルモードファイバーはルースチューブ構造を採用し、最大100 Gbpsの速度と最大200 km（124マイル）の伝送距離に対応します。
主な性能特性
光ファイバーの性能は、波長、帯域幅、減衰量、分散の指標で評価します。
- 波長：SMFは長距離伝送に一般に1310 nmおよび1550 nmを使用します。MMFは短距離リンクに通常850 nm（および1300 nm）を使用します。
- 減衰量：1 kmあたりの信号損失（dB/km）。値が小さいほど優れています。SMFの減衰量は非常に小さく、1550 nmで約0.2 dB/kmです。MMFは850 nmでの減衰量がより大きくなります。
- 分散：光パルスを広げ、伝送距離や速度を制限します。MMFではモード分散が支配的で、SMFでは長距離かつ高ビットレート時に色分散が影響します。
用途に合ったファイバーを選ぶための実践ガイド
- 長距離伝送、将来に備えた非常に広い帯域幅、または高価なトランシーバーを導入できる予算が必要な場合は、シングルモードを選びましょう。キャリアネットワーク、長距離の基幹回線、データセンター間接続に適しています。
- トランシーバーのコストや使いやすさを重視する場合は、建物内やデータセンター、キャンパスLANなどの短距離配線にマルチモードを選びましょう。最新のデータセンターにはOM3/OM4が最適です。
- 狭い場所やダクトにファイバーを配線する場合は、曲げに強いファイバー（SMF向けのG657系など）を選びましょう。
ネットワークを将来に備える
- 予算に余裕があり、急速な拡張や頻繁なアップグレードが見込まれる場合は、基幹ルートにシングルモードを検討しましょう。実用寿命が最も長い選択肢です。
- キャンパス内や建物内のリンクでは、OM4（WDMが有用な場合はOM5）がコストと拡張性のバランスに優れています。
- コネクターと試験手順（損失バジェット、OTDR波形など）を統一し、将来の移設・追加・変更に予測可能な形で対応できるようにしましょう。
よくある注意点
- 適切なトランシーバーやアダプターを使わずに異なる種類のファイバーを混在させる（例：SMF用トランシーバーをMMFにそのまま接続する）と、リンクが動作しないことがあります。
- バジェットの計算時に、コネクターやパッチパネルでの損失を過小評価しないようにしましょう。
- 新規の高速設備に旧世代のOM1/OM2を選ぶと、後からのアップグレードに多額の費用がかかります。
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よくあるご質問
光ファイバーの主な種類は何ですか？
光ファイバーの主な種類は、シングルモードとマルチモードの2つです。シングルモードファイバーはコア径が小さく（8～10 µm）、長距離・高速のデータ伝送に適しています。マルチモードファイバーはコア径が大きく（50～62.5 µm）、データセンターや企業ネットワーク内など、比較的短距離の用途に最適です。
シングルモードファイバーは何に使われますか？
シングルモードファイバーは、長距離かつ広帯域の用途向けに設計されています。最大100,000 GHzの速度に対応し、通信、バックボーンネットワーク、数km以上にわたる高速データリンクで広く使用されています。
マルチモードファイバーは何に使われますか？
マルチモードファイバーは、通常1 km未満の短距離用途に最適です。シングルモードファイバーと比べてトランシーバーのコストが低く、光を結合しやすいため、LAN、データセンター、企業環境で広く使用されています。
OM1、OM2、OM3、OM4、OM5ファイバーとは何ですか？
これらは性能レベルの異なるマルチモードファイバーのグレードです。OM1とOM2は最大1 Gbpsに対応し、旧世代の規格とされています。OM3は最大300 mで10 Gbpsに対応し、OM4は最大550 mまで延長できます。OM5は波長分割多重により帯域幅を拡大し、最大100 Gbpsに対応します。
OS1およびOS2シングルモードファイバーとは何ですか？
OS1とOS2はシングルモードファイバーの分類です。OS1は屋内用のタイトバッファ型で、減衰量は≤1.0 dB/kmです。OS2は屋外用途向けのルースチューブ型・ゲル充填構造で、減衰量がより低く（≤0.4 dB/km）、100 Gbpsで最大200 kmの長距離伝送に対応します。
減衰量はファイバーの性能にどのような影響を与えますか？
減衰量は、距離に応じた信号の損失を表します。減衰量が小さいほど性能は向上します。シングルモードファイバーは減衰量が非常に小さく（1550 nmで約0.2 dB/km）、長距離伝送に適しています。マルチモードファイバーは減衰量が大きく（850 nmで約10 dB/km）、用途は短距離に限られます。
タイトバッファ型ケーブルとルースチューブ型ケーブルの違いは何ですか？
タイトバッファ型ケーブルはファイバーの周囲を保護被覆で覆っており、屋内使用に適しています。ルースチューブ型ケーブルは、チューブ内でファイバーが動ける構造で、屋外や長距離用途に必要な耐湿性・耐温度性に優れています。
適切な光ファイバーケーブルはどのように選べばよいですか？
距離、帯域幅、使用環境、予算を考慮してください。長距離・高速通信にはシングルモード、短距離でコストを抑えたい用途にはマルチモードを選びましょう。また、最適な性能を確保するため、ジャケットの種類、コネクター、将来的なネットワークのアップグレードなど、具体的な要件も検討してください。
光ファイバーケーブルはなぜ銅線より優れているのですか？
光ファイバーは銅線に比べて帯域幅が広く、遅延と距離による信号損失が小さいという特長があります。より高速なデータ伝送に対応し、電磁干渉の影響を受けず、クラウドコンピューティングや通信など、高い性能が求められる用途に将来を見据えたソリューションを提供します。
光ファイバーにおける全反射とは何ですか？
全反射とは、光が損失を最小限に抑えながらファイバーのコア内を伝わる原理です。光がコアとクラッドの境界で反射することで、光速に近い速度で長距離にわたる効率的なデータ伝送が可能になります。
