光ファイバー通信シミュレーター

長距離通信・海底ケーブル：損失の極めて少ないシングルモードファイバー（NAが小さい）が使用されます。シミュレーターの損失係数αを0.2 dB/km程度に設定すると、数十kmでも十分な光パワーが維持されることが確認できます。

データセンター内の高速接続：短距離だが超大容量が要求される接続では、マルチモードファイバー（NAが大きい）がよく使われます。コア径を太く、NAを大きく設定することで、コストを抑えつつ多くの光を結合できます。

車載LAN（IVN）：自動車内のネットワークでは、振動や狭小な配線空間に耐える光ファイバーが採用されています。曲げによる損失（曲げ損失）は、ここで扱う固有の損失係数αに含まれる重要な要素です。

医療用内視鏡：イメージバンドルと呼ばれる多数の極細ファイバーを束ねたものが使われます。一本一本のファイバーのNAが、画像の明るさや解像度に直接影響します。

まず、「NAが大きければ大きいほど良い」というのは短絡的です。確かにNAが大きいと光源との結合効率は上がりやすいですが、その代償として高次モードが多く励起され、モード分散が大きくなります。例えば、NA=0.3のマルチモードファイバーで1km伝送した場合、パルスの広がり（分散）はNA=0.2のファイバーに比べて顕著になり、高速通信では信号品質を劣化させます。短距離の配線では気にならなくても、距離が伸びるほどこの影響は無視できません。

次に、シミュレーター上で「損失係数α」を現実離れした値に設定しないこと。例えば、αを0 dB/kmにすると、どんなに距離を伸ばしても減衰しない「夢のファイバー」になってしまい、現実感が失われます。実用的な値の目安は、シングルモードファイバーで0.2～0.4 dB/km、マルチモードファイバーで2～4 dB/km程度です。この値をベースに、「100km伝送で信号強度がどれだけ減るか」を体感してみましょう。

最後に、「シングルモード」と「マルチモード」の違いはコア径だけではないという点。シミュレーターでコア径を変えると伝搬モード数が変わるのは確かですが、実務では使用する波長も決定的に重要です。例えば、同じコア径のファイバーでも、波長1.55μmではシングルモードで伝搬しても、波長0.85μmではマルチモードになってしまうことがあります。パラメータをいじる時は、波長、コア径、屈折率差の三者関係を常に意識してください。