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: 違いは何ですか
May 15, 2025
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光ファイバーは主に 2 つのカテゴリに分類されます。シングルモード光ファイバーそしてマルチモード光ファイバー。どちらも光信号を送信しますが、多くの明らかな違いがあります。詳細な内訳は次のとおりですシングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバ比較する。
I. の定義と基礎シングルモードおよびマルチモード光ファイバー
シングルモード光ファイバー (SMF):
ファイバーの幾何学的寸法 (主にコア直径) が光の波長と同等になると、-d₁ が 5 ～ 10 µm の範囲-で、伝播が基本モード (HE₁₁) のみに制限され、すべての高次モードが抑制されます。-このようなファイバーはシングルモードと呼ばれます。-シングルモード ファイバは、モード分散を完全に排除することで非常に広い帯域幅を実現し、大容量光通信システムに最適です。-パラメータの最適化計算を通じて、シングル-モード伝送を実現するには、特定のパラメータ条件が必要です。つまり、1.3μm以上のλで動作するNA=0.12のファイバの場合、コア半径は4.2μmを超えてはなりません（つまり、コア直径d₁ 8.4μm以下）。シングルモードファイバーのコア直径が非常に小さいため、はるかに厳しい製造要件が課せられます。-
マルチモード光ファイバー (MMF):
このタイプでは、複数の送信モードを同時に使用できます。複数の伝送パスがあるため、帯域幅は比較的狭いですが、短距離、大容量のデータ転送に適しています。-
幾何学的寸法が光ファイバー(主にコア直径 d₁) は光波長 (~1µm) よりもはるかに大きいため、ファイバーは多数の伝播モード (数十から数百の範囲) をサポートします。モードが異なると速度と位相が異なるため、長距離伝送では信号の遅延やパルスの広がりが発生します。-モード分散（異なるモード速度による光パルスの拡散）と呼ばれるこの現象は、マルチモード ファイバの実効帯域幅を減少させ、伝送容量を制限します。したがって、マルチモード ファイバーは、容量が限られた光ファイバー通信にのみ適しています。-ほとんどのマルチモード ファイバは、放物線状（段階的屈折率）の屈折率プロファイルを特徴とし、コア直径は通常約 50µm です。
II.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:違いは何ですか
(1) 送信モード
シングルモード ファイバーは、軸に沿って直進する 1 つのモードの光のみをサポートします。-マルチモード ファイバーは複数のモードを伝送し、さまざまな波長/位相の光線が異なる経路をたどります。中心軸に沿って進む光線もあれば、コア クラッド界面で繰り返し反射する光線もあります-。この根本的な違いは、パフォーマンスに直接影響します。
(2) 帯域幅と距離
シングルモード ファイバーの単一伝送モードは非常に高い帯域幅を提供し、100 Gbps 以上の速度をサポートし、-数十、さらには数百キロにわたる低損失伝送-を実現し、都市間の長距離ネットワークに最適です。-
マルチモード ファイバは複数のモードがあるため分散が高く、帯域幅が減少します。パフォーマンスはグレードによって異なります。OM3 は 850nm で最大 300m まで 10Gbps を処理します。 OM4 のパフォーマンスはわずかに優れていますが、単一モードの合計帯域幅には及びません。-モード分散により 2km 未満に制限され、建物やキャンパス ネットワークでよく使用されます。
(3) 光源と検出
シングルモード ファイバーは通常、損失を最小限に抑え、距離性能を最大化する 1310nm または 1550nm のレーザー波長を使用します。-シングルモード ファイバーには高精度の信号が必要なため、高精度の受信機が必要です。-
マルチモード ファイバーは通常、コスト効率の高い 850nm LED を採用しています。-これは、短距離、低速通信におけるマルチモード ファイバーの伝送特性に適しています。{{4}マルチモード ファイバーの検出は簡単で、シングルモード ファイバーよりも精度の低い機器が必要です。-
(4) 構造と性能
シングルモード ファイバのコア直径は通常 10μm 未満で、標準測定値はコアが 8-10μm、クラッドが 125μm です。屈折率分布は均一です。これらのファイバーは、より低い減衰係数と伝送損失の低減を示し、伝送中に信号の完全性と安定性をより高めることができます。マルチモードファイバーは、数十から数百マイクロメートルの範囲の大きなコア直径を持ち、一般的なサイズは50μmまたは62.5μmで、クラッド直径は同じ125μmです。減衰係数が高く、伝送損失が増加するため、信号は伝送中に干渉や信号劣化を起こしやすくなります。
(5) コスト
シングルモード ファイバの製造には、より高度な製造設備と技術が必要です。-さらに、同社のオプトエレクトロニクス部品は光信号処理に高い精度を要求するため、ファイバーと関連機器の両方がより高価になります。逆に、マルチモード ファイバーには、より単純な製造プロセスが必要であり、技術的要件はそれほど厳しくありません。光トランシーバー結果的に全体的なコストが削減されます。短距離通信の場合、マルチモード ファイバーは明確なコスト上の利点をもたらします。-
(6)外観の識別
非軍事用途の TIA-598C 規格（電気通信業界の仕様）によれば、-シングルモード ファイバーは通常黄色の外側ジャケットを使用し、マルチ-}モード ファイバーはオレンジまたはアクアグリーンのジャケットを使用します。-メーカーは製品の特性に基づいてこれらの色を変更する場合があります-たとえば、高性能製品を区別するために紫を採用している製品もありますOM4ファイバー他のバリエーションから。
シングルモード ファイバとマルチモード ファイバは、伝送モード、帯域幅、距離性能、光源要件、構造的性能、コストの考慮事項が異なります。実際のアプリケーションでは、適切なファイバーの種類を選択する際に、特定の通信ニーズに応じてこれらの要素を慎重に評価する必要があります。
Ⅲ．シングルモードおよびマルチモード光ファイバー技術の主な利点
光ファイバー理論的には 30 テラビット (Tb) に達する非常に広い帯域幅を提供します。
銅線の伝送距離は数百メートルに限られますが、中継器を使用しない場合の伝送距離は数十、数百キロメートルに及びます。
電磁干渉や放射線に対する完全な耐性。
コンパクトな寸法で軽量です。
光ファイバー伝送には電流が流れないため、可燃性または爆発性の環境でも安全に動作します。
広い動作温度許容範囲。
優れた長期耐久性。-
IV.光ケーブル選択ガイドライン: 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
光ファイバー システムを実装する場合、ケーブルの選択には、ファイバー数、ファイバーの種類、導入環境を考慮する必要があります。これにより、最適なケーブル構造と被覆が決まります。{0}}
屋外用途:
直接埋設: 緩い{0}}チューブ-外装ケーブルを使用してください。
空中展開: 複数の補強部材と黒色のポリエチレン (PE) の外側シースを備えたルーズ チューブ ケーブルを選択します。{0}
屋内設置:
タイトなバッファを優先する-光ファイバーケーブル適切な安全定格を備えたもの:
タイトなバッファを優先する-光ファイバーケーブル適切な安全定格を備えたもの:
ダクトまたは換気された空間: 難燃性プレナム-定格ケーブル（発煙の可能性がある）または低-スモーク ゼロ-ハロゲン（LSZH）ケーブル。
露出エリア: 難燃性ライザー-定格のケーブル（無毒、無煙-）-。
インフラストラクチャの構築:
垂直立上げまたは水平配線の場合: 標準的な建物の-グレードのタイトなバッファ付き-ケーブル、配電ケーブル、またはブレークアウト ケーブルを推奨します。
垂直立上げまたは水平配線の場合: 標準的な建物の-グレードのタイトなバッファ付き-ケーブル、配電ケーブル、またはブレークアウト ケーブルを推奨します。
モード選択プロトコル:
ネットワーク要件に基づいて、シングル-モードとマルチ-モードを選択します。-マルチ-モードは屋内/短距離のアプリケーションに主流であり、シングル-モードは屋外/長距離の実装に優れています-。
ネットワーク要件に基づいて、シングル-モードとマルチ-モードを選択します。-マルチ-モードは屋内/短距離のアプリケーションに主流であり、シングル-モードは屋外/長距離の実装に優れています-。
Ⅴ 光ファイバー接続では、さまざまな用途に合わせて「固定」接続と「取り外し可能」接続をどのように選択すればよいですか?
取り外し可能な光ファイバー接続は、光ファイバー コネクタを通じて実装されます。取り外し可能な各接続により、光リンク内に明確な分離ポイントが作成されます。接続タイプを選択する場合、固定接続はコストが低く、光損失も軽減されますが、柔軟性が制限されます。一方、取り外し可能な接続には逆の利点があります。ネットワーク設計では、最適な柔軟性と安定性を確保するために、リンク全体の要件に基づいて両方のタイプを戦略的に使用する必要があります。取り外し可能な接続インターフェイスは、テスト、メンテナンス、変更の重要なポイントとして機能します。これらの接続により、固定リンクに比べて障害の特定が比較的容易になり、障害発生時のコンポーネントの交換が簡素化されます。-これにより、運用コストを削減しながらシステムの保守性が向上します。
Ⅵ エンドユーザー アプリケーションについて: 光ファイバーがエンドユーザー デバイスに近づくにつれて、「デスクトップへのファイバー」の重要性は何で定義され、考慮に値する設計要素は何ですか?-
水平サブシステム展開では、「デスクトップへのファイバー」が重要なソリューションとして銅線ケーブルと並行して機能します。光ファイバーには、伝送距離の延長 (リピータなしで 100 メートル/328 フィート以上)、信号の安定性、電磁干渉 (EMI) に対する耐性、高帯域幅容量 (1G+)、電磁漏洩ゼロといった明確な利点があります。これらの特性により、銅が不足する場合にファイバーが不可欠になります。
1. 伝送距離が 100 メートル（328 フィート）を超えると、銅線では信号ブースターや追加のネットワーク インフラストラクチャが必要になり、-コストと障害点の両方が増加します-が、ファイバーでは洗練されたソリューションが提供されます。
2. EMI-が集中する環境（工場、病院、HVAC/電気機器室）では、ファイバーは干渉の影響を受けずに安定した動作を維持します。
3. 電磁署名がないため、ファイバーは信号傍受をほぼ不可能にします。-高度なセキュリティ施設（軍事、研究開発、政府、金融部門）に最適です。-
4. 1Gbps を超える帯域幅{1}}を集中的に使用するアプリケーションの場合、ファイバーは優れたパフォーマンスを提供します。
ファイバーネットワークがバックボーンシステムからワークステーションや住宅まで拡大するにつれて、光テクノロジーに不慣れなユーザーがこれらのシステムを操作することが多くなります。したがって、設計者は次のことを行う必要があります。
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現在および将来のアプリケーション要件を予測する
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互換性のあるシステムと製品を指定する
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保守性と管理の簡素化を優先
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多様な設置シナリオとユーザーのニーズに対応
この総合的なアプローチにより、進化する運用要求をサポートしながら、ライフサイクル全体を通じて最適なシステム パフォーマンスが保証されます。
5. 光ファイバーコネクタは 250µm ファイバー上で直接終端できますか?
いいえ。ルーズ チューブ ケーブルには、外径 250µm の裸のファイバーが含まれており、非常に小さくて壊れやすいものです。ファイバーは適切に固定できず、コネクタの重量を支えるのに十分な強度が不足しており、重大な安全上のリスクが生じます。コネクタを直接終端するには、まず 250µm のファイバを少なくとも 900µm の緻密なバッファ層で包み、適切な保護と機械的サポートを提供する必要があります。
6. FC コネクタは SC コネクタに直接接続できますか?
はい。ただし、これらのコネクタ タイプには異なる接続方法が必要です。それらを接続するには、両端の各コネクタ タイプに対応するハイブリッド FC/SC アダプタを使用します。この方法では、両方のコネクタの端が平らに研磨（UPC）されている必要があります。-アングル フィジカル コンタクト (APC) コネクタの場合は、損傷を防ぐために別のアプローチを使用する必要があります。
あるいは、両端に異なるコネクタ タイプを備えたハイブリッド パッチ コードと 2 つの標準アダプタを使用することもできます。このソリューションでは、システムの互換性を維持しながら従来のパッチ パネル アダプタを介した接続が可能ですが、追加のコネクタ ペアが導入され、システムの減衰バジェットが増加します。
7. 光ファイバの固定接続には、メカニカル スプライスと融着接続の両方が含まれます。これら 2 つの方法を選択する基準は何ですか?
機械的ファイバ接続（熱を必要としないため、一般に「コールド スプライシング」と呼ばれます）は、融着接続機の代わりに簡単なツールと機械技術を使用する、シングル コアまたはマルチコア ファイバの永久接続方法です。{0}一般に、コアの少ないファイバを複数の点在する場所にまたがって接続する場合は、融着接続よりもメカニカル スプライスの方が適しています。
もともと、機械的接続技術は主に緊急回線修理や小規模な特別なシナリオなどの現場用途で使用されていました。-最近の Fiber to the Desk (FTTD) および Fiber to the Home (FTTH) の大規模導入により、業界では機械的接続が重要な接続方法として認識されています。-
分散した場所に多くのユーザーがいる FTTD/FTTH アプリケーションの場合、ユーザー数が一定の点を超えて増加すると、建設の複雑さ、人員の制限、融着接続機の不足により、サービスのアクティベーション期限に間に合わなくなります。対照的に、メカニカル スプライシングは、操作が簡単で、トレーニングの必要性が最小限で、設備コストが低いため、-マス ファイバーの導入に最も費用対効果の高いソリューションを提供します。-
この方法は、高層階の廊下、狭い空間、照明が不十分な場所、電源が利用できない場所など、困難な環境で特に有効であることがわかります。{0}設計者、設置業者、メンテナンス チームにとって、メカニカル スプライシングは、ファイバー ネットワークの実装を合理化する、便利で効率的な高性能ソリューションを提供します。-
8. FTTH システムにおけるファイバー スプライス クロージャの要件は、通信事業者の屋外回線で使用されるものとどのように異なりますか?
まず、FTTH システムでは、実際の要件に基づいてクロージャ内にスペースを割り当てる必要があります。
• 光スプリッタの設置と終端に対応
• スプリッターに接続されたファイバージャンパーのハウジングと保護
• 光スプリッタの設置と終端に対応
• スプリッターに接続されたファイバージャンパーのハウジングと保護
この設計上の考慮事項は、スプリッタがファイバ スプライス クロージャ、配電キャビネット、配線ボックスなどのさまざまな施設に常駐する可能性があるためです。光配線フレーム (ODF）、ケーブルの終端および分配ポイントとして機能します。
第 2 に、住宅への導入では通常、ファイバ スプライス クロージャが地下に設置されるため、より高い埋設性能要件が求められます。
さらに、FTTH プロジェクトでは、多数の低{0}}ファイバー-ケーブル接続に対応する必要があります。
技術仕様:
• マルチモードファイバー-: コア直径 50 ～ 62.5 μm / クラッド直径 125 μm
• シングルモードファイバー: コア直径 8.3 μm / クラッド直径 125 μm
• マルチモードファイバー-: コア直径 50 ～ 62.5 μm / クラッド直径 125 μm
• シングルモードファイバー: コア直径 8.3 μm / クラッド直径 125 μm
動作波長と減衰:
・短波長：0.85μm（2.5dB/km）
• 長波長:
1.31μm(0.35dB/km)
1.55 μm (0.20 dB/km - ファイバーの最低減衰点)
• 1.65 μm を超えると減衰が増加します。
・短波長：0.85μm（2.5dB/km）
• 長波長:
1.31μm(0.35dB/km)
1.55 μm (0.20 dB/km - ファイバーの最低減衰点)
• 1.65 μm を超えると減衰が増加します。
注目すべき特徴:
• OH⁻ 吸収により、0.90 ～ 1.30 μm および 1.34 ～ 1.52 μm の範囲で高い損失ピークが生じ、これらの波長が十分に活用されないままになります。{0}
• 1980 年代以来、業界ではシングルモード ファイバーの採用が増えており、当初は 1.31 μm の波長が優先されていました。-
• OH⁻ 吸収により、0.90 ～ 1.30 μm および 1.34 ～ 1.52 μm の範囲で高い損失ピークが生じ、これらの波長が十分に活用されないままになります。{0}
• 1980 年代以来、業界ではシングルモード ファイバーの採用が増えており、当初は 1.31 μm の波長が優先されていました。-
マルチモード ファイバー: より厚い中央ガラス コア (50 または 62.5μm) を特徴とするこのファイバーは、複数の光モードを伝播できます。ただし、その実質的なモード分散によりデジタル信号伝送の帯域幅が制限され、距離が離れるとパフォーマンスが低下します。たとえば、定格 600 MB/km のファイバーは、2 km で 300 MB の帯域幅しか示しません。したがって、マルチモード ファイバーの伝送距離は通常、わずか数キロメートルに制限されます。
シングルモード ファイバー:- 極薄の中心コア (直径 9-10μm) を備えたこのファイバーは、単一の光モードのみを伝播し、モード分散が無視できる程度になるため、長距離通信に最適です。ただし、材料の分散や導波路の分散の影響を受けやすいため、スペクトル幅が狭く、安定性の高い光源が必要です。
重要な発見により、波長 1.31 μm では、シングルモード ファイバの材料分散と導波路分散が正確に互いに打ち消し合い (大きさは等しいが符号が反対)、合計分散がゼロになることが明らかになりました。この波長は光ファイバーの低損失ウィンドウにも対応しており、1.31μm 領域が現代の光ファイバー システムにとって理想的な動作波長となっています。
国際電気通信連合 ITU-T は、この従来の 1.31μm シングルモード ファイバのパラメータを勧告 G.652 で標準化したため、G.652 ファイバと呼ばれています。
Ⅵ．シングルモード光ファイバートランシーバーとマルチモード光ファイバートランシーバーの違いは何ですか?
価格: マルチ-モードはコスト面での利点があります。シングルモード コマンドはプレミアム価格です。-
距離: マルチ-モードをサポート<2KM transmission; single-mode achieves ~100KM range.
波長: マルチ-モードは 850/1310nm で動作します。シングル-モードは 1310/1550nm を使用します。
その他の仕様は同等です。
マルチモード トランシーバは、制限された距離性能で複数の送信モードをサポートしますが、シングルモード デバイスは到達距離を延長するためにシングルモード動作を維持します。-
市場の普及率に関しては、明確に判断することは困難です。マルチモード技術は段階的に廃止されつつありますが、そのコスト上の利点により、監視システムや短距離アプリケーションで広く使用され続けています。-技術的な観点からは、シングルモードが推奨されます。-
シングルモード トランシーバーは次のいずれかを利用できます。-
• デュアルファイバー構成（個別の送信/受信ファイバー）-
• シングルファイバー双方向（BiDi）実装。単一ストランド上の WDM テクノロジーによる双方向通信を可能にします。
• デュアルファイバー構成（個別の送信/受信ファイバー）-
• シングルファイバー双方向（BiDi）実装。単一ストランド上の WDM テクノロジーによる双方向通信を可能にします。
現在の市場製品のほとんどは、シングル{0}}モードのシングル{1}}ファイバー ソリューションを採用しています。 WDM 実装はマルチモード ケーブルでは実現できないため、すべてのマルチモード トランシーバにはデュアル ファイバが必要です。-。
