光ファイバ通信－高速大容量の光通信にはなぜガラスの糸が最適なのか？

摘要

ここで，表題にある「高速」と「大容量」についてお話しておくことにします．通信には，有線と無線がありますが，特に無線の基礎である電波工学は，より高い周波数（別な言葉でいいますと，より短い波長）を開発する努力の歴史である，ということができます．通信には，一定の周波数帯を必要とします．電話線では数kHz（キロヘルツ）テレビでは数MHz（メガヘルツ）の周波数が必要とされ，周波数帯は1秒に送信される「情報量」に比例することになります．大容量の情報を送るためには，より高い周波数が必要であり，可視領域から近赤外波長域（波長0.4-1μm）の光は，数百THz（テラヘルツ）の高周波に相当することを考えれば，桁違いの大容量通信が光で実現されることが理解できます．「高速」はどうなったのでしょうか．光の速度は秒速30万kmですので，これ以上の速度はありえません．むしろ，光ファイバの屈折率が高いため（約1.5），光の速度は光ファイバの中を伝搬するときに遅くなるはずです（真空中の速度の1/1.5=2/3以下の速さです）．この言葉は，ある量の情報をどれほど早く送ることができるのか，と言う点において「高速」なのです．