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光ファイバーケーブル（光ファイバーケーブルとも呼ばれる）は、電気ケーブルに似た構造ですが、光を伝送するために使用される1本以上の光ファイバーを含んでいます。光ファイバー素子は通常、個別にプラスチック層でコーティングされ、ケーブルが使用される環境に適した保護チューブに収められています。光ファイバー通信には、さまざまな用途でさまざまな種類のケーブル[ 1 ]が使用されます。たとえば、長距離通信や、建物の異なる部分間の高速データ接続の提供などです。
光ファイバーは、コアとクラッド層から構成され、両者の屈折率の差によって全反射が起こるように選択されています。実際のファイバーでは、クラッドは通常、アクリレートポリマーまたはポリイミドの層でコーティングされています。このコーティングはファイバーを損傷から保護しますが、光導波路特性には寄与しません。個々のコーティングされたファイバー（またはリボンや束に成形されたファイバー）の周りに、丈夫な樹脂バッファ層またはコアチューブが押し出されてケーブルコアが形成されます。用途に応じて、ケーブルを形成するために、いくつかの保護シース層が追加されます。リジッドファイバーアセンブリでは、あるファイバーから漏れた光が別のファイバーに入るのを防ぐために、ファイバー間に光吸収性（「ダーク」）ガラスが配置されることがあります。これにより、ファイバー間のクロストークが低減され、ファイバー束イメージング用途でのフレアが低減されます。[ 2 ]
屋内用途では、被覆された光ファイバーは、アラミド繊維（例えば、トワロンやケブラー）などの柔軟な繊維状ポリマー強度部材の束とともに、軽量のプラスチックカバーで覆われ、シンプルなケーブルを形成します。ケーブルの両端には、送信機器や受信機器との接続・切断を容易にするための専用光ファイバーコネクタを取り付けることができます。
より過酷な環境で使用するには、はるかに堅牢なケーブル構造が必要です。ルースチューブ構造では、ファイバーは半硬質のチューブにらせん状に敷設され、ファイバー自体を伸ばすことなくケーブルを伸ばすことができます。これにより、敷設中や温度変化による張力からファイバーが保護されます。ルースチューブファイバーは、ドライブロックまたはゲル充填のいずれかです。ドライブロックはゲル充填よりもファイバーの保護性能は劣りますが、コストは大幅に低くなります。ルースチューブの代わりに、ファイバーは厚いポリマージャケットに埋め込まれることがあり、これは一般的にタイトバッファ構造と呼ばれます。タイトバッファケーブルはさまざまな用途向けに提供されていますが、最も一般的なのはブレークアウトと分配の2つです。ブレークアウトケーブルは通常、リップコード、2つの非導電性誘電体強化部材（通常はガラス棒エポキシ）、アラミド糸、および 各ファイバーを囲むケブラーの追加層を備えた3 mmのバッファチューブで構成されています。リップコードは、ケーブルのジャケットを取り外すために、ジャケットの下に配置された丈夫な糸の平行コードです。[ 3 ]配線ケーブルは、全体をケブラーで覆い、引き裂き防止コードと、各ファイバーを囲む900マイクロメートルのバッファコーティングを備えています。これらのファイバーユニットは、一般的に追加の鋼鉄製強度部材と束ねられ、伸縮を可能にするために再びらせん状にねじられています。
屋外配線において重要な課題の一つは、光ファイバーを水による損傷から保護することです。これは、銅管などの固体バリアを使用したり、光ファイバーを撥水性のゼリーや吸水性粉末で覆ったりすることで実現されます。
最後に、ケーブルは建設工事や動物によるかじりなどの環境的な危険から保護するために装甲されることがあります。海底ケーブルは、船舶の錨、漁具、さらにはケーブル内の電力増幅器や中継器に送られる電力に引き寄せられる可能性のあるサメから保護するために、沿岸部ではより頑丈な装甲が施されています。
現代のケーブルは、溝への直接埋設、送電線としての二重使用、導管への設置、架空電話柱への固定、海底設置、舗装道路への挿入など、さまざまな用途に合わせて設計された、多種多様な被覆材と装甲材を備えています。
ジャケットの材質は用途によって異なります。材質によって、機械的強度、耐薬品性、耐紫外線性などが決まります。一般的なジャケット材質としては、LSZH、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミドなどがあります。
光ファイバーに使用される主な材料は、ガラスとプラスチックの2種類です。これらは特性が大きく異なり、用途も大きく異なります。一般的に、プラスチックファイバーは超短距離および民生用途に使用され、ガラスファイバーは短距離/中距離（マルチモード）および長距離（シングルモード）の通信に使用されます。[ 4 ]
中空コア光ファイバーでは、光は固体ガラスではなく空気中を伝搬します。2025年に、二重ネスト型反共振ノードレスファイバー（DNANF）は、1,550 nmで0.091 dB/kmという記録的な伝送損失を達成し、最高の固体コアシリカファイバー（約0.14 dB/km）よりも低くなりました。[ 5 ] [ 6 ]中国でのフィールドトライアルでは、20 kmを超える800 Gbit/sの中空コアリンクが、0.05 dBという低い融着損失と、平均ケーブル損失0.6 dB/kmで実証されました。[ 7 ]中空コアファイバーは、光がガラス中よりも空気中を速く伝搬するため遅延を低減し、非線形効果と分散も抑制します。[ 8 ] [ 9 ]
2012年9月、NTTジャパンは、 50キロメートルの距離で毎秒1ペタビット（ 10¹⁵ビット/秒）のデータを転送できる単一の光ファイバーケーブルを実証した。 [ 10 ]
より太いケーブルも入手可能ですが、[ 11 ]一般的に製造されているシングルモード光ファイバーケーブルの中で最もファイバー数が多いのは864本で、それぞれ24本のファイバーを含む36本のリボンで構成されています。[ 12 ]これらのファイバー数の多いケーブルは、データセンター[ 11 ]やHFCおよびPONネットワークの配線ケーブルとして使用されています。[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
場合によっては、ケーブル内の光ファイバーのごく一部しか実際に使用されていないことがあります。企業は、未使用の光ファイバーを、その地域でサービス提供を希望する他のプロバイダーにリースまたは販売することができます。地域ごとの規制によっては、企業は販売用のダークファイバーの大規模なネットワークを構築することを目的として、ネットワークを過剰に構築し、掘削工事や自治体の許可取得の必要性を減らす場合があります。あるいは、競合他社が自社の投資から利益を得るのを防ぐために、意図的に投資を少なくすることもあります。
光ファイバーは非常に丈夫ですが、製造工程に内在する避けられない微細な表面欠陥によって強度は大幅に低下します。ファイバーの初期強度、および時間経過に伴う強度の変化は、特定の環境条件下における取り扱い、配線、設置の際にファイバーにかかる応力との関連で考慮する必要があります。欠陥の成長を誘発することで強度低下や破損につながる基本的なシナリオは、動的疲労、静的疲労、および無応力老化の3つです。
Telcordia GR-20 「光ファイバーおよび光ファイバーケーブルの一般要件」には、あらゆる動作条件下で光ファイバーを保護するための信頼性および品質基準が含まれています。[ 16 ]この基準は、屋外プラント（OSP）環境の条件に重点を置いています。屋内プラントについては、同様の基準がTelcordia GR-409「屋内光ファイバーケーブルの一般要件」に記載されています。[ 17 ]
光ケーブルは、ガラス中を光速でデータを伝送します。これは、真空中の光速を、使用されているガラスの屈折率で割った値で、通常180,000～ 200,000 km/s程度であり、1 kmあたり5.0～5.5マイクロ秒の遅延が発生します。したがって、1000 kmの往復遅延時間 は約11ミリ秒です。[ 18 ]
光ファイバーにおける信号損失はデシベル （dB）で測定されます。リンク全体で3dBの損失が発生すると、遠端での光強度はファイバーに送られた光の強度の半分になります。6dB の損失が発生すると、ファイバーを通過した光は4分の1になります。光の損失が大きすぎると、信号は弱すぎて回復できず、リンクは不安定になり、最終的には完全に機能しなくなります。この現象が発生する正確なタイミングは、送信機の出力と受信機の感度によって異なります。
一般的な最新のマルチモードグレーデッドインデックスファイバーは、波長850 nm で 3 dB / kmの減衰 (信号損失) があり、1300 nm では1 dB/km です。シングルモードは1310 nmで0.35 dB/km 、 1550 nm で0.25 dB/kmの損失があります。長距離用途向けの非常に高品質のシングルモードファイバーは、1550 nm で0.19 dB/kmの損失が規定されています。[ 19 ]プラスチック光ファイバー(POF) は、 650 nm で 1 dB/m と、はるかに大きな損失があります。POF は、 TOSLINK光オーディオなどの短距離低速ネットワークや車内での使用にのみ適した、コア径の大きい (約 1 mm)ファイバーです。[ 20 ]
ケーブル間の接続ごとに 平均損失が約 0.6 dB 増加し、各ジョイント (スプライス) で約 0.1 dB 増加します。[ 21 ]多くの光ファイバーケーブル接続には、許容される最大損失量である損失バジェットがあります。[ 22 ]
可視光よりも減衰が少ないため、商用光ファイバー通信では目に見えない赤外線（750nm 以上）が使用されています。しかし、光ファイバーは可視光も多少透過するため、高価な機器を必要とせずにファイバーを簡単に検査できるという利点があります。接続部は目視で検査でき、接続部からの光漏れを最小限に抑えるように調整することで、接続するファイバーの両端間の光伝送を最大化できます。
図表「光ファイバーにおける波長の理解[ 23 ]」および「ファイバーにおける光パワー損失（減衰）[ 24 ]」は、可視光と使用される赤外線周波数の関係を示し、850、1300、1550 nmの間の水の吸収帯を示しています。
光ファイバーケーブルは銅線よりもはるかに効率が良いため、従来の銅線ケーブルインフラに比べてエネルギー消費量が少なくなります。[ 25 ] [ 26 ]これは、伝送自体だけでなく、データセンターやネットワークハブの冷却需要を削減することによっても、環境の持続可能性を高めることに貢献します。[ 27 ]
通信で使用される赤外線は目に見えないため、技術者にとってレーザーの危険性がある。明るい光に突然さらされたときの目の自然な防御は瞬き反射だが、赤外線源ではこの反射は誘発されない。[ 28 ]場合によっては、特に目に見えない赤外線を発するファイバーを検査するためにレンズや顕微鏡を使用する場合、出力レベルが高すぎて目に損傷を与えることがある。これを防ぐために、光学安全フィルターを備えた検査用顕微鏡が利用可能である。最近では、間接的な観察補助具が使用されており、これは、コネクタ付きファイバー用の開口部とラップトップなどのディスプレイデバイスに接続するためのUSB出力を備えたハンドヘルドデバイス内にカメラが取り付けられているものなどである。これにより、コネクタ面の損傷や汚れを探す作業がはるかに安全になる。
小さなガラス片は、皮膚に刺さると問題となる可能性があるため、繊維を切断する際に発生する破片を適切に回収し、適切に処分するよう注意が必要です。
このリストには、光ファイバーインフラ、通信、企業、および屋外用途で使用される、規格に基づいたケーブルと実際の技術に基づいたケーブルの両方の種類が含まれています。
パッチコードのバッファまたはジャケットは、使用されているファイバーの種類を示すために色分けされていることがよくあります。コネクタ部分でファイバーが曲がるのを防ぐストレインリリーフブーツも、接続の種類を示すために色分けされています。プラスチック製のシェルを持つコネクタ（ SCコネクタなど）は、通常、シェル自体も色分けされています。ジャケット（またはバッファ）とブーツ（またはコネクタシェル）の標準的な色分けを以下に示します。
注記：コネクタの一部（例えば、E-2000コネクタのレバーや光ファイバアダプタのフレームなど）が色分けされている場合もあります。この追加の色分けは、複数のパッチコードが1箇所に接続されている場合に、パッチコードの正しいポートを示すのに役立ちます。
マルチファイバーケーブル内の個々のファイバーは、多くの場合、各ファイバーにカラーコードされたジャケットまたはバッファによって互いに区別されます。コーニングケーブルシステムズが使用する識別方式は、EIA/TIA-598「光ファイバーケーブルカラーコーディング」に基づいています。この規格は、屋外プラントおよび構内光ファイバーケーブル内のファイバー、バッファ付きファイバー、ファイバーユニット、およびファイバーユニットのグループの識別方式を定義しています。この規格では、印刷された凡例によってファイバーユニットを識別することができます。この方法は、ファイバーリボンおよびファイバーサブユニットの識別に使用できます。凡例には、識別に使用する対応する印刷された数値位置番号または色が含まれます。[ 33 ]
上記で使用されているカラーコードは、標準的な電話配線で使用されるPE銅ケーブルに似ています。
英国では異なるカラーコードが採用されています。ケーブル光ファイバー200/201ケーブル内の各12ファイバー束または要素は、以下のように色分けされています。
各要素はケーブル内のチューブに収められています（吹き込みファイバーチューブではありません）。ケーブル要素は赤いチューブから始まり、ケーブルに沿って緑のチューブまで数えられます。アクティブ要素は白いチューブに収められ、黄色の充填材またはダミーがケーブル内に配置されて充填されます。これは、ファイバーとユニットの数に応じて異なります。外部ケーブルでは最大276本のファイバーまたは23個の要素、内部ケーブルでは最大144本のファイバーまたは12個の要素になります。ケーブルには、通常グラスファイバーまたはプラスチック製の中央強度部材があります。外部ケーブルには銅導体も含まれています。
無線屋外FTTA（Fiber To The Antenna）アプリケーションで使用されるハイブリッド光ファイバーケーブルがあります。これらのケーブルでは、光ファイバーが情報を伝送し、電気導体が電力伝送に使用されます。これらのケーブルは、電柱、タワー、その他の構造物に設置されたアンテナに対応するため、さまざまな環境に設置できます。
Telcordia GR-3173「無線屋外光ファイバーアンテナ接続（FTTA）アプリケーションで使用するハイブリッド光電ケーブルの一般要件」によると、これらのハイブリッドケーブルは、共通の外被の下に光ファイバー、ツイストペア/クワッドエレメント、同軸ケーブル、または電流を流す電気導体を備えています。これらのハイブリッドケーブルで使用される電力導体は、アンテナに直接電力を供給するか、アンテナ専用のタワーマウント電子機器に電力を供給するために使用されます。通常、公称電圧は60 VDCまたは108/120 VAC未満です。[ 34 ]アプリケーションと関連する米国電気工事規程（NEC）によっては、他の電圧が存在する場合があります。
こうしたハイブリッドケーブルは、分散アンテナシステム（DAS）設備など、屋内、屋外、屋上など様々な場所に設置されたアンテナへの給電といった、他の環境でも有用となる可能性があります。ただし、こうした環境においては、耐火性、国家認定試験機関（NRTL）の認証、垂直シャフトへの設置、その他の性能関連事項などを十分に考慮する必要があります。
これらのハイブリッドケーブルで使用される電圧レベルと電力レベルは異なるため、電気安全基準ではハイブリッドケーブルは電力ケーブルとみなされ、離隔距離や分離距離などに関する規則を遵守する必要がある。
インナーダクトは、既存の地下導管システム内に設置され、比較的低い引張張力制限を持つ光ケーブルを敷設するための、清潔で連続した低摩擦経路を提供します。これは、もともと単一の大径金属導体ケーブル用に設計された従来の導管を、より小型の光ケーブル用の複数のチャネルに分割する手段となります。
インナーダクトは、一般的に小径で半柔軟性のサブダクトです。Telcordia GR-356によると、インナーダクトには、平滑壁、波形、リブ付きの3つの基本タイプがあります。[ 35 ]これらのさまざまな設計は、インナーダクトの内径と外径のプロファイルに基づいています。引張強度、柔軟性、摩擦係数の最小値など、特定の特性または特性の組み合わせの必要性によって、必要なインナーダクトのタイプが決まります。
基本的な形状（平滑壁、波形、リブ付き）に加え、インナーダクトは多種多様なマルチダクト設計でも提供されています。マルチダクトは、最大4本または6本の個別のインナーダクトを何らかの機械的手段で結合した複合ユニット、あるいは複数のケーブルを通すための複数のチャネルを備えた単一の押出成形製品のいずれかです。いずれの場合も、マルチダクトは巻き取り可能で、従来のインナーダクトと同様の方法で既存の電線管に引き込むことができます。
インナーダクトは主に、マンホール間の接続経路を提供する地下導管システムに設置されます。導管への設置に加え、インナーダクトは直接埋設したり、鋼製の吊り下げ用ワイヤーに結び付けて空中設置することも可能です。
GR-356に記載されているように、ケーブルは通常、次の3つの方法のいずれかでインナーダクト内に配置されます。
