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 単一モード光ファイバにあるゼロ分散波長は1.3μm付近の波長で起こる。とあるのですが、どう解釈したらいいでしょうか。 波長が1.3μmの波を伝送すると、一番分散が少なく、歪もなく、高速伝送が可能であるということでしょうか?

A 回答 (2件)

その通りです 大分前に(20年位)f 特性グラフを見た事があります



ロスが最低波長帯です その他の特性については記憶が定かではありませんが
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この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時:2008/01/28 14:30

そのとおりです。



分散がある状態とは、波長によって伝播速度が異なる状態です。情報を伝送する光パルスには様々な波長の光が混ざっておりますので、分散があるとそれらの波長の光の進む速さが異なってしまい、結果的に波形が乱れてしまいます。
分散がない状態では、どの波長の光でも伝播速度が同じなので、光パルスの波形を保ったまま伝送できます。

参考までに、エルビウムドープ光増幅器が1.5~1.6μmの波長帯で実用化されたのに加え、光ファイバーのロスが一番小さいのもその波長帯なので、現在は長距離伝送には1.5~1.6μm帯の光が使われることが多いようです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。 本当に規則的なパルス波ってなかなかないんですよね。

お礼日時:2008/01/28 14:29

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Q光ファイバーを使った通信ではなぜ1.55より1.31μmの波長が多くつかわれているのですか?

なぜ光ファイバーを使った通信では最も低損失といわれている1.55μmではなく1.31μmの波長が一般的に多く使われているのでしょうか?
某通信会社に勤務していますが、物理学的な知識は全くありません。

Aベストアンサー

ファイバは、直径15cmくらいのロッドを引き伸ばして作るので、1000kmでも10000kmでも注文に応じて作れると聞いたことがあります。
私はファイバ屋ではないので、どこまで本当か知りませんが。

「分散」は英語ではdispersionといいます。
分散シフトファイバはそのままDispersion Shift Fiberです。
# イギリス英語では、fiberではなくfibreなのでご注意。
零分散波長はよく知りませんが、やっぱりZero Dispersion Wavelengthでいいのかな?
私は光通信の部署には短期間しかいなかったし、そこから離れて随分経つので今の状況はよく分かりませんが、当時は分散についてここまで詳しく書かれた教科書はあまりありませんでしたね。
もしかしたら、今の教科書にはどれにでも当たり前に載っているかもしれません。
最新の論文が読みたければ、Photonics Technology Lettersなど、IEEEやOSA(Optical Society of America)などのサイトを検索すれば出てくるでしょう。

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分散シフトファイバはそのままDispersion Shift Fiberです。
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Q誘導ラマン散乱とは

光ファイバラマン増幅器の原理として誘導ラマン散乱が用いられますが、増幅される仕組みがよくわかりません。できるだけ詳しく教えて下さい。また、もし参考URLがあれば紹介して頂けるとすごく助かります。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ご質問者がどの程度知識がおありなのかわかりませんが、まずは基本的な概念についてわかりやすく解説しましょうか。
まずはラマン散乱を考える前に、より基本的な散乱という現象を考えて見ましょうか。

物質に光が当たると光は散乱します。物が見えるのは太陽なり蛍光灯なりの光が物質に当たり、人間の目で観測できるのも散乱するからですね。
ではこの散乱という現象をミクロに見ると何がおきているのでしょう。

まず光というのは電磁波であり、電場が高速に振動しています。
これが原子に当たりますと原子はゆすぶられて振動します。このとき光のエネルギーは原子に移るわけです。
一方振動している原子(正確には電子が主役を担っています)は光を放出します。
このときに必ずしもやってきた光の進行方向に光を放出するのではなく、好きな方向に放出します。
これが散乱という現象の正体です。

次にラマン散乱(まだ「誘導」の文字がない)について考えましょう。
原子というのは光が当たっていなくても振動しています。この振動は熱振動といいます。
この原子に光が当たり更に光の周波数で振動すると、光は変調されます。
これは、ラジオである周波数の電波(搬送波といいます)を音声で変調してラジオの信号を作るのと同じです。波の合成ですね。
そうすると、そうやって散乱されて出てきた光の波長はもとの波長から少しずれます。
これがラマン散乱です。
ラマン散乱は何時でも発生するのではなく、色んな条件が必要なので、散乱した光のごく一部のみの波長がずれるという形になります。

さて、少し話を変えて誘導放出という現象について考えて見ましょう。
これは原子がエネルギーをもらい、光を放出するときに、他からの光が入ってくると、それに刺激されてその波長と方向に光を放出する現象です。これを利用してレーザーというものが考え出されました。

さて、次にいよいよ誘導ラマン散乱です。
これには、熱振動している原子に光が当たり、まだ光を放出していない状態の原子を考えますと、この原子は早く光を出してまたもとの状態に戻りたいところです。(水が高いところから低いところに流れるようにエネルギーの低い状態になろうとするのが自然の法則です)
ここに、ラマン散乱光と同一の光が入ってくると、原子はそれに刺激されて誘導放出が起こります。

これが誘導ラマン散乱です。

簡単にはこういう理屈です。
あとは専門書などを上記理屈を頭に入れながら読み進めてください。

ご質問者がどの程度知識がおありなのかわかりませんが、まずは基本的な概念についてわかりやすく解説しましょうか。
まずはラマン散乱を考える前に、より基本的な散乱という現象を考えて見ましょうか。

物質に光が当たると光は散乱します。物が見えるのは太陽なり蛍光灯なりの光が物質に当たり、人間の目で観測できるのも散乱するからですね。
ではこの散乱という現象をミクロに見ると何がおきているのでしょう。

まず光というのは電磁波であり、電場が高速に振動しています。
これが原子に当たりますと...続きを読む

Q光ファイバの比屈折率差について

光ファイバで、コアの屈折率がn1、クラッドの屈折率がn2のとき、比屈折率差Δが、
 Δ = (n1^2-n2^2)/2n1^2 ≒ (n1-n2)/n1
となると本に書いてあるのですが、どうしてこのような近似ができるのですか?

Aベストアンサー

 
 
       n1^2 - n2^2
  Δ ≡ ──────
        2n1^2

1.
 回答No1と同様のことを書きますが、n1とn2の差を
  ε= n1-n2
と表して、n2を
  n2 = n1-ε 
と書き直して代入すると、

      n1^2 - (n1^2-2n1ε+ε^2)
  Δ = ────────────
        2n1^2

      2n1ε-ε^2
    = ──────
        2n1^2

      ε   ε^2
    = ── - ───
      n1   2n1^2

     n1-n2
    = ── - ε^2の項
      n1

ε^2の項が無視できる場合が、教科書の近似式に相当します。
具体的な値が例えば、n1=1.55、n2=1.54だとすると、
    初 項 = 0.0645
  ε^2 の項 = 0.000032
この程度の近似ですから良好ですね。



2.
 上記が教科書的な回答です。で、もう少し先のほうで、規格化周波数;
  V = ka√(n1^2-n2^2)  k=波数、a=コア径
というのを学ぶと思います。これと伝播定数とで モード が決まるのです。このVが小さい、即ち n1^2-n2^2 が小さい範囲が 実用面で望まれるシングルモードの領域です。n1^2-n2^2 の式はΔの定義にもあるので、Δが小さい すなわちεが小さいに繋がる、よって初項のみ、、、これが従来の教科書的な筋道です。
しかし現在、比屈折率差が小さい必要がまったく無い構造のファイバが実用化されつつあります。なのでこの線形近似よりも2乗の式 √(n1^2-n2^2) のままで覚えましょう。レンズの開口数に対応するなど 重要な式です。
 
 

 
 
       n1^2 - n2^2
  Δ ≡ ──────
        2n1^2

1.
 回答No1と同様のことを書きますが、n1とn2の差を
  ε= n1-n2
と表して、n2を
  n2 = n1-ε 
と書き直して代入すると、

      n1^2 - (n1^2-2n1ε+ε^2)
  Δ = ────────────
        2n1^2

      2n1ε-ε^2
    = ──────
        2n1^2

      ε   ε^2
    = ── - ───
      n1   2n1^2

     n1-n2
    = ── - ε^2の項
    ...続きを読む

Q屈折率と波長と周波数の関係について

はじめまして。
ちょっと困っているので助けてください。

屈折率は入射光の波長に依存しますよね?
一般的な傾向として、波長が長くなると
屈折率は小さくなりますよね?
それで、このことを式で説明しようとしたんですが、

屈折率は真空の光速と媒質中の光速の比なので、
n=c/v
媒質中の光の速度、位相速度は
v=fλ
で、周波数と波長に依存します。

ところが!波長と周波数は逆数の関係なので、
この二つの式を使ってしまうと
屈折率が波長に依存しないことになってしまうのです・・・。
どうかこのあたりの説明をおしえてくださいませんか。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

ekisyouさん、改めまして初めまして。
ご指摘のようにfとνは全く同じものです。同じ物理量に異なる文字を使ってしまったのは私のミスです、申し訳ありませんでした。また「振動数」「周波数」の二つの言い方を用いましたがこれもどちらでも同じことです。ekisyouさんのこれまでのお考えで正しいです。

前回の回答をもう一度正しく書くと
--------
n=c/v
が屈折率の定義そのものである。真空中の光速cは不変であるからnが波長(または周波数)依存性を持つとしたら媒質中の光速vが周波数依存性を持つことになる。従ってこの式は周波数をfとして
n=c/v(f)
と表すべきものである。
二番目の式
v(f)=fλ
で、vに周波数依存性があることを考えるとfとλは厳密な反比例な関係でない。
--------
となります。大変失礼を致しました。

なお上記の式だけからでは「赤い光の方が紫の光より屈折率が小さくなる理由」は絶対に出てきません。
その理由を説明するためにはどうしても電場中での媒質の分極を考える必要があります。屈折の原因は既にご承知とのことですので、あとはその部分の理解を深めて頂くのみです。
(1)光が媒質中を通過する場合、周囲の媒質を分極させながら進む。
(2)可視光線の範囲であれば、周波数が高くなるほど分極の影響により光は進みにくくなる。
(3)(2)により光の速度が落ちる、ということは即ち屈折率が上がる、ということである。

(2)ですが、共振現象とのアナロジーで考えれば分かりやすいと思います。いまある物体を天井からひもで釣るし、それにさらに紐を付けて手で揺らすこととします。(A)ごくゆっくり揺らす場合は手にはほとんど力はかけなくて済みます。(B )ところが揺らす周期を短くするとだんだんと力が要るようになります。(C)さらに周期を短くして共振周波数に達すると急に力は要らなくなります。(D)そしてさらに揺らす周期を短くしようとすると、あたかもその錘に引張られるような感覚を受けます。(E)そしてさらにずっと周期を短くすると、錘はまったく動かずに錘と手を結んでいる紐だけが振動するようになります。
可視光線はちょうどこの中で(B)の領域になります。すなわち周波数を高くすると、それにつれて周囲の分極があたかも「粘り着く」ようになり、そのために媒質中の光の速度が落ちるのです。(もっとも、「粘り着く」なんて学問的な表現じゃないですね。レポートや論文でこんな表現をしたら怒られそう・・・)

こんな説明でよろしいでしょうか。

参考となりそうなページ:

「光の分散と光学定数の測定」
http://exciton.phys.s.u-tokyo.ac.jp/hikari/section2.htm
同、講義ノート(pdfでダウンロード)
http://exciton.phys.s.u-tokyo.ac.jp/kouginote/opt2k.html

"Kiki's Science Message Board" この中の質問[270]
http://www.hyper-net.ne.jp/bbs/mbspro/pt.cgi?room=janeway

過去の議論例(既にご覧になっているかと思いますが)
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=140630

ekisyouさん、改めまして初めまして。
ご指摘のようにfとνは全く同じものです。同じ物理量に異なる文字を使ってしまったのは私のミスです、申し訳ありませんでした。また「振動数」「周波数」の二つの言い方を用いましたがこれもどちらでも同じことです。ekisyouさんのこれまでのお考えで正しいです。

前回の回答をもう一度正しく書くと
--------
n=c/v
が屈折率の定義そのものである。真空中の光速cは不変であるからnが波長(または周波数)依存性を持つとしたら媒質中の光速vが周波数依存性を持つことにな...続きを読む

Q電源 200V単相と3相の違い

電源 200V単相と3相の違いについて教えてください。
どう違うのでしょうか?
電気のことはぜんぜん分からないので詳しくお願いします。

あと、200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V30A(3相)から電源をとるとどうなりますか?(家庭用電源ではなく、会社の電源です)

200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V50A(3相)から電源をとるとどうなりますか?

Aベストアンサー

> 電源200V単相と3相の違い…

すでに三人の方から回答があるとおりですが、まだ出ていないことを補足します。
(なお、既出の一部に明らかな誤解もあるようですが、それを指摘することは、規約違反となり、削除対象とされるので控えます。)
電気の理論には、「対地電圧」という考え方があります。大地に対する電圧です。単相200Vの対地電圧は、100Vしかありません。それに対し、三相200Vの対地電圧は、173Vまたは200Vあります。この違いは、万が一感電した場合の人体に及ぼす危険性に影響します。このため、住宅の屋内では原則として、三相200Vを使用することができません。ご質問は、会社ということですから、この点はクリヤされますが、そのサーバーが、対地電圧150V以上に耐える設計がなされているかどうかを、確認する必要があります。

> あと、200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V30A(3相)から電源をとると…

前項の問題がクリヤしたとして、次に、質問者さんの会社が、低圧受電か高圧受電かによって、この答えは変わってきます。
電力会社から200Vの低圧で受電し、単相と三相の二つのメーターが付いている場合、原則として単相負荷は単相契約で使用します。何らかの事情で単相負荷を三相契約で使用したい場合は、事前に電力会社と協議し、それなりに基本料金を支払うことが必要です。
6,000Vあるいはそれ以上の高圧で受電し、自社内で200Vに落として使っている場合のうち、電力会社との契約が「負荷契約」であったら、前述の低圧の場合と同じです。
高圧受電で、電力会社との契約が「変圧器契約」であれば、単相負荷を三相配線で使用しても、道義的には問題ありません、ただし、三相変圧器に単相負荷をかけると不平衡が生じ、電圧降下や変圧器の温度上昇を招く場合もあります。事前に十分な技術的検討が必要です。

> 200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V50A(3相)から電源をとると…

200Vで30Aということは、6kVAの容量といいます。200V50A(三相)は、17.3kVAですが、そこに6kVAの余裕があるかどうかを検討しなければなりません。単相の電源盤からとるとしても、同じです。余裕がなければ、電線を太くして、ブレーカも大きなものに取り替えることなどが必要になります。
どのような業種の会社か存じませんが、「エアコンのスイッチを入れたら、サーバーまで落ちてしまった」ではしゃれにもなりません。
経験的に、単相にしろ三相にしろ、6kVAもの余裕がある電源盤は、比較的少ないように思います。事前に電気工事業者と十分な打ち合わせをされることをお薦めします。

> 電源200V単相と3相の違い…

すでに三人の方から回答があるとおりですが、まだ出ていないことを補足します。
(なお、既出の一部に明らかな誤解もあるようですが、それを指摘することは、規約違反となり、削除対象とされるので控えます。)
電気の理論には、「対地電圧」という考え方があります。大地に対する電圧です。単相200Vの対地電圧は、100Vしかありません。それに対し、三相200Vの対地電圧は、173Vまたは200Vあります。この違いは、万が一感電した場合の人体に及ぼす危険性に影響します。このため、住...続きを読む

Q真空中の波数または波長について

真空中の波数または波長についてしらべているのですが、
物質によって異なるのではないかと疑問に思いました。
He-Neレーザの真空中の波長は0.6328μmでいいのでしょうか?また、真空中でないときの波長はどのくらいになるのでしょうか?

Aベストアンサー

空気の屈折率= 1.0002765なので、この分だけ空気中の波長は真空中より短くなります。逆に言うと、真空中の波長は空気中の1.0002765倍になり、波数は1/1.0002765になります。下記URLの表2にあるように、空気中で632.82nmのHe-Neレーザの波長は、真空中で632.99nmになります。

http://www.ohara-inc.co.jp/a/a03/a0302/a0302.htm

このくらいの違いでも、波長を0.001nm単位で決め打ちするICP発光分光分析(下記URL参照)では波長の違いが問題になります。

http://www.kanagawa-iri.go.jp/kitri/kouhou/program/H13/H13yousi/PDF17k/1406.pdf

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Qc=fλについての説明

こんばんは。
生まれてこの方文系人間で来てしまった為、物理などやったことがありません。ご回答される場合は「わかってる」前提ではなく、「文系にでも分かる」ようなご説明をお願いします><;

質問内容はタイトルのまんまです。「c=fλ」とはどの様な計算なのでしょうか(周波数がどーのこーのだった気がするのですが・・・)?

もし参考書籍等が御座いましたら、それも教えて頂けたら幸いです。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

cは光の速度を表しています。また、光は波の一種になります。波なので「~~~」という形であると思ってください。

次に、fは周波数を表していて波(「~」)が1秒間に何個できるかを意味します。そして、λは波長のことで、言葉通り波の長さになります。

さて、光は波であって、「~」が続く形で進んでいきます。1秒間に「~」が何個もできていきます。具体的な数は周波数であるf個になります。
言い換えます。1秒間に光はある距離まで進みます。その際に「~」がf個できます。この「~」1個の長さがλなんです。じゃあ、1秒間に進んだ距離はとなると、「~」1個の長さ(λ)×個数(f)になります。

つまり、1秒間にfλ進むことになります。cは光の速度、つまり、1秒間に光がどれだけ進むかを表すのですから、c=fλとなります。

こんな感じでどうでしょうか?

Qカットオフ周波数とは何ですか?

ウィキペディアに以下のように書いてました。

遮断周波数(しゃだんしゅうはすう)またはカットオフ周波数(英: Cutoff frequency)とは、物理学や電気工学におけるシステム応答の限界であり、それを超えると入力されたエネルギーは減衰したり反射したりする。典型例として次のような定義がある。
電子回路の遮断周波数: その周波数を越えると(あるいは下回ると)回路の利得が通常値の 3 dB 低下する。
導波管で伝送可能な最低周波数(あるいは最大波長)。
遮断周波数は、プラズマ振動にもあり、場の量子論における繰り込みに関連した概念にも用いられる。


ですがよくわかりません。
わかりやすく言うとどういったことなのですか?

Aベストアンサー

>電子回路の遮断周波数: その周波数を越えると(あるいは下回ると)回路の利得が通常値の 3 dB 低下する。
>導波管で伝送可能な最低周波数(あるいは最大波長)。
>遮断周波数は、プラズマ振動にもあり、場の量子論における繰り込みに関連した概念にも用いられる。

簡単にいうと、一口に「カットオフ周波数」と言っても分野によって意味が違う。
電子回路屋が「カットオフ周波数」と言うときと、導波管の設計屋さんが「カットオフ周波数」と言うとき
言葉こそ同じ「カットオフ周波数」でも、意味は違うって事です。



電子回路の遮断周波数の場合
-3dB はエネルギー量にして1/2である事を意味します。
つまり、-3dBなるカットオフ周波数とは

「エネルギーの半分以上が通過するといえる」

「エネルギーの半分以上が遮断されるといえる」
の境目です。

>カットオフ周波数は影響がないと考える周波数のことでよろしいでしょうか?
いいえ
例えば高い周波数を通すフィルタがあるとして、カットオフ周波数が1000Hzの場合
1010Hzだと51%通過
1000Hzだと50%通過
990Hzだと49%通過
というようなものをイメージすると解り易いかも。

>電子回路の遮断周波数: その周波数を越えると(あるいは下回ると)回路の利得が通常値の 3 dB 低下する。
>導波管で伝送可能な最低周波数(あるいは最大波長)。
>遮断周波数は、プラズマ振動にもあり、場の量子論における繰り込みに関連した概念にも用いられる。

簡単にいうと、一口に「カットオフ周波数」と言っても分野によって意味が違う。
電子回路屋が「カットオフ周波数」と言うときと、導波管の設計屋さんが「カットオフ周波数」と言うとき
言葉こそ同じ「カットオフ周波数」でも、意味は違うって事です...続きを読む

QE=mc²などの二乗をどのように発音しますか

二乗、三乗などを英語でどのように発音するのでしょうか。
少し説明しなければならない場面があり、困りました。教えていただければ幸いです。

Aベストアンサー

累乗の英語表現は一般的には "to the third (power)" などと言います。2の3乗なら two to the third (power) というわけです。ただし2乗、3乗などは squared, cubed という言い方が出来ます。

c^2 = c squared または c to the second (power)
x^3 = x cubed または x to the third (power)
x^n = x to the n-th (power) または x to the n

備考:equals = is equal to。


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