シングルモードとマルチモードの光ファイバの違い：コア径・波長・距離・モード分散・コストを比較
シングルモードファイバは、コアの直径が約9 µmと細く、光が1つのモードだけで進むので、モードによる速さの違い(モード分散)がなく、数十 km以上の長距離や高速な通信に使われます。マルチモードファイバは、コアの直径が50 µmや62.5 µmと太く、多数のモードが同時に進むため、モード分散で届く距離が数十〜数百 m程度に限られます。そのかわり、850 nmのVCSELのような安価な光源を使え、位置合わせも楽なので、データセンターや建物の中の短い接続に向いています。
| 項目 | シングルモードファイバ | マルチモードファイバ |
|---|---|---|
| コアの直径(目安) | 約9 µm(クラッドは125 µm) | 50 µmまたは62.5 µm(クラッドは125 µm) |
| 伝わるモードの数 | 1つだけ | 数百〜千程度のモードが同時に伝わる |
| 主な波長 | 1310 nm(Oバンド)と1550 nm(Cバンド) | 主に850 nm付近 |
| 主な光源 | 端面発光の半導体レーザ(DFBレーザなど)。細いコアに光を絞って入れる | VCSEL(面発光レーザ)。古い世代ではLEDも使われた |
| モード分散 | ない。ただし、波長分散が距離とともに効いてくる(1310 nm付近ではほぼゼロ) | ある。コアの屈折率をなだらかに変えたグレーデッドインデックス型で小さくしているが、帯域と距離を制限する |
| 損失(目安) | 1310 nmで約0.35 dB/km、1550 nmで約0.2 dB/km | 850 nmで約2.5〜3.5 dB/km |
| 到達距離(目安) | 数百 m〜数十 km。光増幅器を使えば数千 km以上 | 10 Gbit/sで数百 m程度、25 Gbit/s以上のレーンでは約100 m以下 |
| 位置合わせ | 厳しい。サブµmの精度が要り、アクティブアライメントを行うことも多い | 緩い。コアが太いので、光源や受光器との結合が楽 |
| コスト | ファイバ自体は安いが、レーザや光トランシーバ、実装が高くなりやすい | ファイバはやや高いが、光源と実装が安く、短距離では全体が安くなりやすい |
| 主な用途 | 長距離・都市間の通信、加入者線(FTTH)、建物間やデータセンター内の数百 m〜km級の接続 | データセンター内のラック間、建物内のLAN、ストレージの接続など、短距離の接続 |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。