光ファイバーの世界に足を踏み入れたばかりの方は、専門用語や略語に圧倒されることでしょう。そこで、このファイバー用語集シリーズを作成しました。これらの用語の本当の意味を、できるだけ簡単に理解できるようにするためです。
目次
はじめに
以前の記事 光ファイバーの仕組み：光の背後にあるシンプルな科学, 私たちは、光が光ファイバーを通ってどのように伝わり、どのようにして情報が長距離を信じられないほどの速さと正確さで伝送されるかを説明した。.
しかし、現実の光ファイバーシステムでは、光伝送が完全にロスレスであることはありません。光信号がファイバーを通過するとき、特にコネクタ、スプライス、その他のコンポーネントを通過するとき、光パワーのごく一部が必然的に失われます。.
この記事では、次のステップに進み、光ファイバーにおける最も基本的な性能指標の1つに焦点を当てる： 挿入損失. .挿入損失とは何か、なぜ挿入損失が発生するのか、そして挿入損失が光ファイバー・ネットワークの信頼性と効率にどのような影響を与えるのかを、初心者にも理解しやすい簡単な言葉で説明します。.
挿入損失（IL）とは？
挿入損失（IL） 光コンポーネントや接続が光ファイバーリンクに導入されたときに発生する光パワーの減少を指す。.
わかりやすく言えば、"ヴェニュー "である： 光がコネクタ、スプライス、またはデバイスに「挿入」されるとき、そのすべてが通過するわけではない。失われた部分は挿入損失と呼ばれる。.
挿入損失は、一般的に次の場所で発生する：
- 光ファイバーコネクター
- 融着または機械的接続
- パッチコードとアダプター
- スプリッターおよびその他の受動部品
- 光ファイバーの鋭い屈曲
挿入損失は通常 デシベルそして 数値が低いほど性能が良いことを示す.
挿入損失はどこから来るのか？
挿入損失は、単一の要因によって引き起こされるものではありません。むしろ、光がファイバーから別のファイバーへ効率よく移動するのに影響する、いくつかの物理的、機械的な欠陥から生じます。.
以下は最も一般的な原因である。.
ファイバー間のコアのミスアライメント
2本のファイバーを接続する場合、そのコアは正確にアライメントされていなければならない。アライメントが数ミクロンでもずれていると、光の一部が受信コアから外れてクラッドに漏れる。.
これは挿入損失の最も一般的な原因の一つである。.
簡単な例えだ：
これは、2本の水道管が完全に一直線に並んでいないようなものだ。.
異なるコアまたはクラッドの直径
ファイバーのアライメントが良好であっても、挿入損失が発生する場合がある：
- コアの直径が異なる
- クラッドの厚さは同じではない
- 異なるメーカーや規格の繊維が混在している
これらのミスマッチは モードフィールドの不一致, つまり、光は一方のファイバーから他方のファイバーに完全に伝達されない。.
ファイバー端面間のエアギャップ
ファイバー端面が完全に物理的に接触していないと、その間にわずかなエアギャップが生じることがある。.
このインターフェイスでは
- 光がガラスと空気の境界に遭遇する
- 光の一部が後方に反射される
- 少ない光が前方に続く
これは挿入損失を増加させるだけでなく、次のような問題を引き起こす可能性がある。 反射減衰量, これについては別の記事で説明する。.
角度がついている、または研磨が不十分な端面
ファイバーの端面が完全に平らでなかったり、垂直でなかったりする場合：
- 光はファイバーから斜めに出る
- 結合効率が低下する
- より多くの光パワーが失われる
このため、コネクタ端面の品質（PC、UPC、APC）は、挿入損失を制御する上で重要な役割を果たす。.
ファイバーの屈曲と屈曲損失
光ファイバーが最小曲げ半径を超えて曲げられた場合：
- 光はコアの中に完全に閉じこもることはできない
- 一部の光エネルギーがクラッドに漏れる
- 挿入損失の増加
このような損失は 曲げ損失 特に狭い場所での設置や屋内配線によく見られる。.
エンジニアが遭遇する明白でない原因
教科書的な原因だけでなく、実際の設備にはさらなるリスクがある。.
コネクタの品質は大きく異なります。製造公差、フェルールの同心度、および研磨の一貫性はすべて、界面を介した光の伝達具合に影響します。.
取り扱いも一役買っている。熱収縮スリーブが完全に冷却される前に圧縮されたり、パッチコードに過度の引っ張り力が加わったり、挿入が繰り返されたりすると、時間の経過とともに損失が増加する可能性があります。.
そして汚染-おそらく光ファイバーで最も過小評価されている問題-がある。.
端面の塵一つで挿入損失は劇的に増加する。このため、経験豊富な技術者はクリーニングにほとんど執着する。使用方法 糸くずの出ないウェットティッシュ そして 光ファイバークリーニング・ペン は実際にはオプションではない。挿入損失の高い問題の多くは、両端を適切にクリーニングするだけで解決する。.
挿入損失の測定方法
挿入損失は、部品や接続の前後の光パワーを比較することで計算される。.
基本的な計算式はこうだ： IL (dB) = -10 × log₁₀ (Pout / Pin)
ピン = 入力光パワー
口をとがらせる = 出力光パワー
実際には、エンジニアが現場で対数を計算することはほとんどない。その代わり、ショートカットを使う：
挿入損失 ≈ Pin (dBm) - Pout (dBm)
この減算法は直感的で高速である。入力パワーが-3 dBmで出力パワーが-3.5 dBmの場合、挿入損失は約0.5 dBです。ほとんどの実用的な目的では、現場で知る必要があるのはこれだけです。.
初心者にとって、重要な考え方はシンプルだ： 出力電力が入力電力に近ければ近いほど、挿入損失は小さくなり、性能は向上する。.
良い」挿入損失とは？
許容可能な挿入損失は、ファイバーの種類と用途によって大きく異なります。.
シングルモード・ファイバー・システムは、通常、伝送距離が長く、電力バジェットが厳しいため、マルチモード・システムよりも厳しい要件があります。このトピックが初めての方は, 光ファイバーシングルモードとマルチモード - その違いは？ が参考になる。.
LC や SC のような標準的な単心コネクターの場合、高品質な接続は一般的に次のようなレベルになります。 0.2-0.3 dB の範囲にある。 0.5 dB は、多くのネットワークで許容範囲とみなされることが多い。.
マルチファイバーコネクターは、さらなる複雑さをもたらす。. MPOおよびMTPコネクター, 一度に複数のファイバーを整列させる場合、多くのコアにまたがる整列の難しさから、当然ながら挿入損失が高くなります。典型的な値は 0.35 dB～0.7 dB, グレードや用途によって異なる。より詳しい比較は MPOとMTPの違いとは？どちらを選ぶべきか.
挿入損失は複数の接続ポイントにわたって蓄積されるため、各インターフェイスの小さな改善でも、システム全体の性能に顕著な違いをもたらす可能性がある。.
結論
挿入損失は神秘的なパラメーターではなく、現実が理論に取って代わったときに光がどのように振る舞うかという目に見える結果に過ぎない。.
すべてのコネクター、スプライス、ベンドは光路をわずかに変形させます。これらの損失がどこから来るかを理解することは、エンジニアがよりクリーンなルートを設計し、より良い部品を選択し、一般的な設置ミスを避けるのに役立ちます。.
次回は、以下の項目について見ていこう。 反射減衰量, そして、なぜ後方反射が挿入損失と同じくらい重要なのか。.
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