問題
次の文章の$\boxed{ }$内に、選択肢の中から最も適したものを選び、その番号を記せ。
マルチモード光ファイバにおいて、光パルスが光ファイバ中を伝搬する間にその波形に時間的な広がりが生ずる。この事象は主に$\boxed{ }$に起因して発生し、信号波形を劣化させる支配的要因となる。
| ① | 構造分散 |
| ② | 材料分散 |
| ③ | ブリルアン散乱 |
| ④ | モード分散 |
| ⑤ | ラマン散乱 |
正解 4
分散
分散とは、ある物理量が空間や時間にわたって変化することによって生じる現象を指します。
（１）モード分散
光ファイバ内部で複数のモード（伝搬モード）が存在するため、それぞれのモードに対して異なる速度で進むために生じます。シングルモード光ファイバでは、この問題はほとんど発生しませんが、マルチモード光ファイバでは問題となります。
（２）材料分散
光ファイバ内部を伝搬する光は、光の周波数に対して屈折率が異なるため異なる波長の光が異なる速度で進むことになります。この現象を材料分散と呼びます。材料分散は、波長が短いほど大きくなります。材料分散は、波長帯域幅を広げることができますが、伝送距離が長くなるほど影響が大きくなります。
（３）構造分散
光ファイバ内部に存在するモード（伝搬モード）は、それぞれ異なる位相速度を持っています。 このため、同じ波長の光でも伝搬モードによって進む速度が異なります。この現象を構造分散と呼びます。構造分散は、光ファイバの構造によって異なります。例えば、コア径が大きい光ファイバでは構造分散が小さくなります。構造分散は、波長帯域幅を狭めることになります。
（４）波長分散
構造分散と材料分散は、その大きさが光の波長に依存することから、これらの和は波長分散と呼ばれています。
ポイント
- 光ファイバの種類と主な分散要因の対応:
- マルチモード光ファイバ（MMF） $\rightarrow$ モード分散 が支配的
- シングルモード光ファイバ（SMF） $\rightarrow$ モード分散は存在せず、波長分散（材料分散 ＋ 構造分散）が主な制限要因
重要用語
| 用語 | 解説 |
| モード分散 | 伝搬モードごとの光の経路長（到達時間）の違いによってパルス波形が広がる現象。 |
| マルチモード光ファイバ（MMF） | コア径が大きく、複数の光の伝搬モードが存在する光ファイバ。短距離通信（LANなど）に用いられる。 |
