光ファイバーの損失特性

光が光ファイバーを伝搬するときのパワー損失は、ファイバーを特徴付ける重要なパラメータの1つである。
長さL の光ファイバーに光パワーP0の光を入射させたとき、ファイバーを通過後の光のパワーPTは

で与えられる。ここでα は減衰定数であり、光ファイバーの損失を示す。通常、光ファイバーの損失α [dB/km] は下記で表される。

典型的な石英系光ファイバーの損失波長依存性を図1に示す。

図1：石英系光ファイバーの損失波長依存性

ファイバー損失αdB の最小値は波長が1.55μm 付近で得られる0.2 [dB/km] ( 減衰定数α∼ 4.6 × 10-7cm-1 ) 程度である。この損失スペクトルはいくつかの因子により決まるものであるが、主な要因となるのが物質自身の吸収とレイリー散乱である。波長が短くなるとレイリー散乱による影響が大きくなり、可視領域での損失は1～10 [dB/km] 程度にもなるが、他の媒質と比較するとかなり小さい。純粋な石英ガラスは紫外領域と2μm より長波長の領域に吸収帯をもっているだけであるが、不純物を少量加えただけで0.5～2μm の透過域にかなりの吸収を生じるようになる。