【初心者向け】光ファイバーとは？仕組みや特徴をわかりやすく解説

現代のインターネットを支える主役である「光ファイバー」。名前は聞いたことがあっても、なぜ「光」で情報を送れるのか、不思議に思ったことはありませんか？

この記事では、光ファイバーの基本的な仕組みと、なぜこれほどまでに広く使われているのかを解説します。

1. 光ファイバーとは？

光ファイバーは、非常に透明度の高いガラスやプラスチックで作られた、髪の毛ほどの細い糸のことです。

この細い糸の中に、電気の代わりに「光」を閉じ込めて走らせることで、デジタルデータをやり取りします。光の速度（秒速約30万km）を活用するため、大量のデータを一瞬で遠くまで運ぶことができます。

2. 断面はどうなっている？（2層構造）

光ファイバーをバームクーヘンのように輪切りにすると、2つの層でできていることがわかります。

・コア（中心部）

　光が実際に通る道です。

・クラッド（外側）

　コアを包み込む「壁」のような役割をします。

この「コア」と「クラッド」という2つの層が、光を外に逃がさないための重要な鍵を握っています。

3. 光が漏れない魔法：全反射

光ファイバーの最大の秘密は、光を鏡のように跳ね返して閉じ込める「全反射」という仕組みにあります。

・仕組みのポイント

　コア（中心）の素材は、クラッド（外側）の素材よりも光を曲げる力（屈折率）が強くなるように作られています。

・どう動く？

　光がコアの中を斜めに進んでクラッドにぶつかると、光は外に突き抜けずに、内側へ100%跳ね返ります。これが全反射です。

この反射を何度も繰り返すことで、光はファイバーの形に合わせて曲がりながら、出口まで突き進んでいきます。

4. 光ファイバーの主な種類

使い道によって、大きく分けて2つのタイプがあります。

・シングルモードファイバー（SM）

　コアが非常に細く、光が1本の線のようにまっすぐ進みます。信号の崩れが少ないため、数キロ〜数百キロといった長距離通信（都市間や海底ケーブルなど）に使われます。

・マルチモードファイバー（MM）

　コアが比較的太く、光がさまざまな角度で反射しながら進みます。扱いやすいため、ビルの中やデータセンターなどの短距離通信に使われます。

5. 光ファイバーが優れている3つの理由

なぜ電気を送るメタル線（銅線）ではなく、光ファイバーが使われるのでしょうか？

・1. 圧倒的なスピード

　光を使うことで、動画や大容量ファイルを一瞬で送ることができます。

・2. 遠くまで信号が届く

　電気信号に比べて、光は距離が長くなっても弱まりにくいため、中継地点を少なくできます。

・3. ノイズに強い

　光ファイバーはガラスでできているため、周囲の電化製品や雷などの「電気的なノイズ」の影響を全く受けません。これにより、安定した通信が可能です。

まとめ

光ファイバーは、2層の構造と「全反射」の仕組みを利用して、光を遠くまで運ぶ高度な技術の結晶です。

・コアとクラッドの2層構造

・全反射で光を閉じ込める

・ノイズに強く、高速で遠くまで届く

これらを知っているだけで、光通信のニュースやカタログがぐっと読みやすくなるはずです。