光結合とは何ですか？

光結合は、2つのデバイスを相互接続して、光電子工学の分野で光波を使用して光信号を転送する方法です。 実際には、光結合は、結合デバイスを使用した2つの光ケーブル間の単純な接続である場合もあれば、光学デバイスを介して2つの別個のアクションをリンクして相互に依存または反応させる複雑なシステムである場合もあります。 より広い意味では、2つ以上のデバイス間で光波を使用して接続を行うことを指します。 たとえば、テレビのリモコンがテレビの赤外線受信機に赤外線信号を送信すると、テレビとリモコンは瞬間的に光学的に結合されます。

光学ベースの電子システムを構成する場合、多くの場合、2本以上の光ファイバーケーブルを接続する必要があります。 これは、光カプラーと呼ばれるデバイスを使用して実現されます。 光カプラーは、光が1つの光ファイバーケーブルから別の光ファイバーケーブルに伝わると同時に、互いに直接接触しないようにする受動デバイスです。 この分離により、光カプラーは小さな光ファイバーケーブルを大きなケーブルに、大きなケーブルを小さなケーブルに、または1本のケーブルを多くのケーブルに接続できます。

光ファイバコンピュータネットワークでは、光結合が重要な概念です。 光カプラーは、1本の光ファイバーケーブルで1台のコンピューターから光波として送信される信号を受け入れ、多数のケーブルを介して多数のコンピューターに分岐し、ネットワーク全体に情報を配信します。 同様に、さまざまなソースケーブルからデータを収集し、それらを単一の光ファイバーケーブルに結合して、ネットワークのサーバーまたはプリンターやデータバックアップデバイスなどの他のコンポーネントに接続できます。

多くの特別なタスクに光結合を提供するために、さまざまなタイプの光カプラが存在します。 たとえば、米国連邦政府は、ミラープリズム設計に基づく特別な光カプラーを使用してインターネットを監視しています。 このカプラーは、光波の形で光ファイバーケーブルを介してインターネットへのアクセスポイントから情報を受信し、プリズムを使用して、光波を元の2つのコピーに分割します。 情報の1つのコピーは、2本の光ファイバーケーブルを接続するために使用される単純な光カプラーを通過することにより存在するよりも干渉や遅延なしに、インターネット上の宛先に続きます。 情報の他のコピーは、分析のために政府施設に送信されます。

多くの一般的な電子機器は、内部の閉じた光結合システムを利用しています。 一部のパワートランジスタは、電子信号を受信して​​光に変換し、その光を内部のフォトセンサーに向けることで機能します。 センサーが光源を検出すると、トランジスタがオンになり、電力の伝導を開始します。 電気信号を直接使用する代わりに、光を使用して電気信号に応答してトランジスタを切り替えることにより、トランジスタははるかに高速で入力に反応できます。 さらに、入力信号と出力信号は内部光カプラーによって互いに分離されているため、このようなトランジスタは、受信した信号とは非常に異なる信号を送信または転送できます。