光ファイバーとは、光信号を伝送するためのガラスやプラスチックの細い繊維のことです。光ファイバーは、電気信号に比べて高速で大容量の通信が可能であり、電磁波の干渉やノイズにも強いという特徴があります。光ファイバーは、インターネットや電話などの情報通信サービスに広く利用されています。

光ファイバーの原理

光ファイバーは、全反射によって光を閉じ込めて伝送します。中心にあるコアの屈折率（光の進む速さを決める量）を、それを取り囲むクラッドの屈折率よりわずかに高く作ってあり、その差は0.01程度です。この境界面に臨界角より大きい角度で入った光は、外へ逃げずにすべて反射されます。これを繰り返しながら、光はコアの中を進んでいきます。逆に屈折率に差がなければ全反射は起こらず、光を閉じ込めることはできません。反射がすべて起こる条件については臨界角で説明しています。

シングルモードとマルチモード

光ファイバーは、コア（繊維の中心部分）の直径によってシングルモードとマルチモードに分けられます。

コア径が約9μmと細いものがシングルモードファイバーです。伝わるモード（コアの中に成立する光の分布のかたち）が1つしかないため、距離が伸びても波形が崩れにくく、長距離の通信に使われます。コア径が50μmや62.5μmと太いものがマルチモードファイバーで、複数のモードが同時に伝わります。モードごとに進む道のりが違うため、伝送距離が長くなると波形が広がって劣化します（モード分散）。なお、クラッド（繊維を覆う層）の外径はどちらも125μmで共通です。

マルチモードはコアが太いぶん、光源や他のファイバーとの位置合わせの許容度が大きく、接続部品や送受信器のコストを抑えやすいという利点があります。データセンター内のような短距離の用途で使われます。