光ファイバー中において、光は主にコア中を伝搬するが、クラッド領域にもいくらかしみ出している。特に SMF では径方向の光強度がコアの中心部の最大値から 1/e2 = 0.135 だけ減少した距離をモードフィールド径 (Mode Field Diameter:MFD) と呼ぶ (SMF では光強度分布をガウス型関数で近似できる)。 MFD の概念図を図に示す。MFD 2ω は通常コア径よりもわずかに大きな値を持ち、光が伝搬する空間の大きさを表す実効的な値として重要なパラメー タである。これは、SMF のコア径及び比屈折率差が小さく、コアとクラッドの 境界部分を明確に識別できないことが理由である。普通の SMF の MFD は 3~ 10μm 程度である。

MFD は ITU-T 勧告により、次式で定義されている。

2.2.7

ここで、F (θ) は、遠方出射パターン (Far Field Pattern:FFP) の電界分布を表し、θ は光ファイバーの伝搬軸となす放射角である。また、MFD は光ファイバーの接続損失の評価にも用いられている。接続損失と MFD の関係を次式に示す。

2.2.8

ここで、MFD1 と MFD2 は接続する 2 つの光ファイバーのMFD である。 SMF の場合、ω とコアの半径 a との比 (ω/a) は、次式で示す V パラメータ

の関数で記述することができる
2.2.9

上式は V パラメータが大きくなるほど、MFD が小さくなることを示している。

この式は、V パラメータが 0.8~2.5 の間で使われる。

 

chapter2-11

図:モードフィールド径の概念図