電気通信主任技術者 電気通信システムの大要 練習問題 第36問: グレーデッドインデックス (GI) 形のマルチモード光ファイバで、モードによる到達時間の差 (モード分散) が小さくなる理由として、最も適切なものはどれか。

「コアの屈折率を中心ほど高く外側ほど低くしてあり…長い経路の光ほど速く進むから」が最も適切です。光が媒質の中を進む速さは v＝c/n (c は真空中の光の速さ、n は屈折率) で、例えば n＝1.5 なら 3×10⁸ m/s÷1.5＝2×10⁸ m/s と、屈折率が低いほど速くなります。

GI 形でも外側へ大きく曲がる長い経路の光は残りますが、その光は屈折率の低い所を速く進むので、中心付近を通る短い経路の光との到達時間の差が縮まります。「中心付近に集まり長い経路を通らない」は誤りで、差を縮めるのは経路をなくすことではなく速さの違いです。

「屈折率を一定にしてあり…同じ速さで進む」はステップインデックス形の作りで、速さが同じなので経路の長さの差がそのまま時間の差になります。「光源の波長の幅を狭くして」は波長分散 (波長による速さの違い) の対策で、モード分散の理由ではありません。

GI 形は「長い経路ほど速い所を通る」ことで差を縮める、と覚えましょう。