
過去20年ほどの間に、光ファイバー回線が長距離電話業界を引き継ぎ、変革してきました。光ファイバは、インターネットを世界中で利用できるようにするための大きな部分でもあります。長距離電話やインターネットトラフィックでファイバーが銅線に取って代わると、コストが大幅に削減されます。
光ファイバケーブルがどのように機能するかを理解するために、非常に長いストローまたは柔軟なプラスチックパイプを想像してみてください。たとえば、数マイルの長さのパイプを想像してみてください。ここで、パイプの内面が完全な鏡でコーティングされていると想像してください。ここで、パイプの一方の端を調べていると想像してください。数マイル離れた反対側で、友人が懐中電灯をつけてパイプに照らします。パイプの内部は完全な鏡であるため、懐中電灯の光はパイプの側面で反射し(パイプが曲がったりねじれたりする場合があります)、もう一方の端に表示されます。あなたの友人がモールス信号の方法で懐中電灯のオンとオフを切り替える場合、あなたの友人はパイプを介してあなたと通信することができます。それが光ファイバーケーブルの本質です。
ミラーリングされたチューブからケーブルを作成することは機能しますが、かさばり、チューブの内部を完全なミラーでコーティングすることも困難になります。したがって、実際の光ファイバーケーブルはガラスでできています。ガラスは信じられないほど純粋なので、数マイルの長さであっても、光はそれを通り抜けることができます(ガラスが非常に透明で、数マイルの厚さの窓がまだ透明に見えると想像してください)。ガラスは、人間の髪の毛に匹敵する太さの非常に細いストランドに引き込まれます。次に、ガラスストランドは2層のプラスチックでコーティングされます。
ガラスをプラスチックでコーティングすることにより、ガラスストランドの周りに鏡に相当するものが得られます。このミラーは、チューブの内側の完全なミラーコーティングと同じように、全反射を生成します。暗い部屋で懐中電灯と窓を使ってこのような反射を体験することができます。懐中電灯を窓から90度の角度で向けると、ガラスをまっすぐ通過します。ただし、懐中電灯を非常に浅い角度(ガラスとほぼ平行)に照らすと、ガラスが鏡として機能し、ビームが窓から反射して部屋の壁に当たるのがわかります。ファイバーを通過する光は、このように浅い角度で跳ね返り、ファイバー内に完全に留まります。
光ファイバケーブルを介して電話での会話を送信するには、アナログ音声信号をデジタル信号に変換します(詳細については、アナログおよびデジタル録音のしくみを参照してください)。レーザ管の一端には、各ビットを送信するためにオンとオフに切り替えます。単一のレーザーを備えた最新のファイバーシステムは、毎秒数十億ビットを送信できます。レーザーは、毎秒数十億回オンとオフを切り替えることができます。最新のシステムは、異なる色の複数のレーザーを使用して、複数の信号を同じファイバーに適合させます。
最新の光ファイバーケーブルは、信号をかなりの距離(おそらく60マイル(100 km))運ぶことができます。長距離路線では、40〜60マイルごとに機器小屋があります。小屋には、信号を拾い上げて次のセグメントに全力で再送信する機器が含まれています。
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