光通信における6つの主要波長帯に関する包括的な分析

2026年6月4日

光ファイバーは、シリカコア内部での赤外光の全反射によって信号伝送を実現します。シリカ固有の吸収損失、レイリー散乱、赤外吸収、水酸基水ピーク減衰によって制限されるため、世界の光通信業界では、850 nm、1310 nm、1383 nm、1490 nm、1550 nm、1625 nmの6つの主要な商用波長帯が標準化されています。これらの波長は、短距離LAN、メトロポリタンネットワーク、長距離バックボーン、PONファイバーアクセス、光増幅、光ファイバー試験のシナリオをカバーしています。波長帯ごとに、減衰係数、色分散、最大伝送距離、整合光電子部品、ファイバー選択に明確な違いがあり、これらはファイバー仕様の選択、エンジニアリング設計、光部品の研究開発の基本基準となります。本稿は、6つの波長帯の詳細な光学特性、コアファイバーの技術仕様の水平比較、各波長の整合ファイバーと実用化分類の3つの主要セクションで構成されています。

第1章 6つの代表的な光ファイバー通信波長帯の詳細な光学的特性

1.1 850 nm（短波長ウィンドウ、第1光通信ウィンドウ）

850 nm は、マルチモード光ファイバー専用に開発された最も初期の商用通信波長です。その主な損失源はレイリー散乱であり、その減衰は波長の 4 乗に反比例します。光波長が短いため、一般的なファイバーの減衰は 2.5 ～ 3.0 dB/km であり、6 つの波長帯の中で最も高い損失レベルです。850 nm にはゼロ分散点が存在しないことから、複合的な材料分散とモード間分散によって光パルスが大きく広がり、伝送距離が制限されます。OM1 および OM2 マルチモードファイバーの場合、ギガビットイーサネットの最大伝送距離は 850 nm でそれぞれ 550 m および 220 m ですが、10G イーサネットでは 33 m (OM1) および 82 m (OM2) しかサポートしていません。

垂直共振器面発光レーザー（VCSEL）は、コンパクトなパッケージ、低コスト、追加の冷却不要といった特長を持つ、この波長帯の標準的な光源です。結合の容易さにより、システム構築コストが大幅に削減されます。しかし、高い減衰と分散欠陥によって制限されるため、850 nm帯は屋内短距離配線に限定され、データセンターの相互接続や構造化配線システムで広く採用されています。

1.2 1310 nm（ゼロ分散ウィンドウ、第2通信ウィンドウ）

ITU-T規格で規定されている1310 nmは、G.652シングルモードファイバーの基準となるゼロ分散波長です。この帯域では、材料分散が導波路分散を打ち消し、0 ps/(nm·km)付近のほぼゼロに近い色分散を実現し、追加の分散補償モジュールなしで分散によるパルス歪みを排除します。ファイバー固有の減衰量は0.33～0.38 dB/kmに低下し、明らかな水酸基ピーク吸収もないため、ポイントツーポイントのパッシブ光伝送に最適な選択肢となります。

ファブリ・ペロー（FP）レーザーは、部品コストが比較的低い1310 nm帯の主流エミッターです。しかし、この波長はEDFA（エルビウム添加光ファイバ増幅器）の利得スペクトル範囲外であるため、長距離伝送では全光増幅ではなく、電気光再生リレー方式が用いられます。また、1310 nmはサービス伝送に加え、光ファイバケーブルの施工検査や故障箇所特定に広く用いられるOTDR（光時間領域反射率計）の標準テスト波長でもあります。

1.3 1383 nm（水ピークウィンドウ、低水ピーク最適化バンド）

従来のG.652A/Bシングルモードファイバーには、プリフォーム製造時に残留するOH⁻イオンが含まれており、1383 nm付近に20 dB/kmを超える減衰を伴う強い吸収ピークが生じるため、数十年前からこの波長は商用利用が不可能でした。しかし、高度な脱水技術と合成プリフォーム技術により、低水ピークのG.652C/G.652Dファイバーでは残留水酸化物イオン濃度がppbレベルに抑えられ、水ピーク損失が0.4 dB/km以下に低減され、大規模な商用展開が可能になりました。

利用可能なスペクトルは1360～1410 nmをカバーし、CWDMチャネル拡張における1310 nmと1490 nmの間の周波数ギャップを埋めます。1310 nmと同様に、1383 nmもEDFAによる増幅ができないため、その用途は短距離の都市部CWDM拡張とプライベートセキュリティ監視ネットワークに限定されます。標準的な減衰量は0.38～0.42 dB/kmに維持されます。

1.4 1490 nm（Sバンド開始点、FTTH PONのダウンストリームコア波長）

Sバンド（1460～1530 nm）に属する1490 nmは、ITU-T G.984プロトコルにおけるEPON/GPONの標準下り波長として定義されています。OLTは1490 nmで下りデータを送信し、ONUは1310 nmで上り戻り信号を送信することで、波長分割多重方式による単一ファイバー双方向伝送を実現します。

1490 nm の典型的な減衰は 0.26 ～ 0.30 dB/km で、損失性能は 1310 nm より優れています。色分散は 10 ps/(nm·km) 程度に抑えられ、分散補償なしで 20 km の標準 PON ODN 幹線をサポートします。狭いスペクトル線幅と定温制御を備えた DFB レーザーは、パッシブ光分割後の微弱信号伝送用に装備されています。整合された WDM フィルタにより、アップストリーム信号とダウンストリーム信号が分離され、1490 nm は、グローバルな光ファイバーによる家庭向けブロードバンドアクセスで最も広く使用されている波長となっています。

1.5 1550 nm（Cバンドコア、最低損失第3通信ウィンドウ）

光通信の黄金の窓として知られる1550 nmは、Cバンド（1530～1565 nm）に位置し、シリカファイバーが6つの波長帯すべてにおいて0.19～0.22 dB/kmという固有の最小減衰率に達する波長です。この波長はEDFAの利得スペクトルと完全に一致するため、光電再生なしで数十個のDWDM光キャリアを同時に増幅でき、数千キロメートルに及ぶ中継器不要の長距離伝送が可能になります。

標準の G.652 ファイバーは、1550 nm で約 17 ps/(nm·km) の正の色分散を示すため、超長距離 DWDM バックボーンには DCF (分散補償ファイバー) が必要です。G.655 非ゼロ分散シフトファイバーは、小さな残留分散 (2~6 ps/(nm·km)) を保持して、四光波混合の非線形効果を抑制し、大容量 DWDM システムの展開に最適化されています。長距離バックボーンとは別に、1550 nm はアナログ CATV RF 光伝送専用の動作波長です。DWDM システムは、C バンドを 0.8 nm 間隔で 80 を超える標準化されたチャネルに分割し、超大容量バックボーンネットワークと海底光ケーブルの構築に使用します。

1.6 1625 nm（Lバンド、稼働中の光ファイバー監視波長）

1625 nmはLバンド（1565～1625 nm）に属し、主にリアルタイムのオンライン光ファイバー監視やLバンドDWDM容量の部分的な拡張に使用されます。典型的な減衰量は0.23～0.25 dB/kmで、水ピーク干渉はなく、色分散は約22 ps/(nm・km)に達します。

最大のメリットは、サービス波長（1310/1490/1550 nm）からのスペクトル分離にあります。パッシブWDMカプラを介して、監視光は稼働中のデータサービスを中断することなく動作中の光ファイバーに結合されます。1625 nmをベースとしたオンラインOTDRは、ケーブルの劣化、断線、異常損失をリアルタイムで検出し、キャリアグレードのバックボーンケーブルのインテリジェントな運用保守の中核技術となります。Cバンドのスペクトルリソースが枯渇した場合、マッチドLバンドEDFAがDWDM拡張をサポートします。

第2章光ファイバーの主要技術パラメータと仕様の水平比較

光ファイバーは、マルチモードファイバー（OM1/OM2/OM3/OM4/OM5）とシングルモードファイバー（G.652A/B/C/D、G.653、G.655、G.657）に分類されます。主な技術指標としては、減衰係数、色分散、カットオフ波長、モードフィールド径、マクロベンディング損失、帯域幅などがあります。

2.1 コアテクニカル指標の定義

減衰量（dB/km）：1キロメートルあたりの光パワー消費量。値が小さいほど伝送距離が長くなり、波長、原材料、曲げ状態によって影響を受ける。
色分散（ps/(nm·km)）：異なるスペクトル成分間の伝送速度の差。値が小さいほど、高速信号のパルス歪みが低減されます。
カットオフ波長：単一モード伝搬の臨界閾値波長。カットオフ波長以上の入射光のみがコア内部で単一モードとして伝搬できる。
曲げ損失：光ファイバーを強く曲げた際に発生する余分な電力損失。G.657曲げ耐性ファイバーは、この指標において優れた性能を発揮します。
モードフィールド径：シングルモードコア内部を伝搬する光の実効スポットサイズであり、光ファイバーと光電子デバイス間の結合効率に直接影響を与える。
帯域幅（MHz・km）：マルチモード光ファイバーの主要パラメータであり、高速短距離伝送能力を決定する。

2.2 6つの波長帯における主流光ファイバータイプのパラメータ比較

2.2.1 マルチモードファイバー（850 nm専用、1310 nmは短距離で部分的に互換性あり）

マルチモードファイバーは1383/1490/1550/1625 nmにおいて深刻なモード間分散を起こし、実用的な長距離伝送には対応できない。

OM1 (62.5/125 μm): 850 nmで3.0 dB/km、帯域幅200 MHz・km、10Gイーサネットで最大33 m。
OM2 (50/125 μm): 850 nmで2.5 dB/km、帯域幅500 MHz・km、10Gイーサネットで最大82 m。
OM3/OM4（レーザー最適化50/125μm）：OM3：2000MHz・km、300m@10G；OM4：4700MHz・km、550m@10G。
OM5：デュアルウィンドウ最適化（850nm+953nm）、短距離400Gデータセンター相互接続向けにカスタマイズ。

2.2.2 G.652ユニバーサルシングルモードファイバー（G.652C/Dに対応した全6波長帯）

G.652A/B (高水ピーク): 5 dB/kmを超える吸収損失のため、1383 nmには適用できません。1310 nmでは0.35 dB/kmで分散はゼロ、1490 nmでは0.28 dB/km、1550 nmでは0.20 dB/kmで17 ps/(nm·km)、1625 nmでは0.24 dB/kmで22 ps/(nm·km)です。
G.652C/D（低水ピーク）：OH⁻除去を最適化し、1383 nmで0.4 dB/km以下、6つの波長帯すべてが利用可能、メトロネットワークおよびアクセスネットワークの主要ファイバー。
カットオフ波長≤1260 nm、モードフィールド径9.2 μm、標準曲げ性能。

2.2.3 G.653分散シフトファイバー

ゼロ分散点は1550 nmにシフトしており、Cバンドではほぼゼロ分散である一方、1310 nmでは過剰な分散を示すため、短波長には適さない。深刻な四光波混合のため、マルチチャネルDWDMでの使用は制限され、単一波長の超長距離専用線にのみ使用可能である。

2.2.4 G.655 非ゼロ分散シフトファイバ

1550 nmにおけるわずかな残留正分散は、分散補償と非線形抑制のバランスを取るためのものであり、C/LバンドバックボーンDWDMおよび大洋横断海底ケーブル専用です。1310 nm以下の波長では性能が低下します。

2.2.5 G.657 曲げ耐性光ファイバー（FTTH屋内ドロップケーブル）

A1（緩やかな曲げ最適化）とB2（超小曲げ半径）に分類され、タイトなコイル巻きでも超低損失を実現。6つの波長帯に完全対応し、FTTH屋内ドロップケーブルおよびFTTRホーム配線用の標準材料です。

波長	850 nm	1310 nm	1383 nm（低水分ピーク）	1490 nm	1550 nm	1625 nm
標準減衰量（dB/km）	2.5～3.0	0.33～0.38	0.38～0.42	0.26～0.30	0.19～0.22	0.23～0.25

第3章アプリケーションシナリオ、ファイバーの選択、および6つの波長帯におけるシステムマッチングの比較

3.1 850 nm: データセンターとキャンパスLANの相互接続

マッチングファイバー: OM1～OM5シリーズマルチモードファイバーのみ

送電システムギガビット/10G/25Gイーサネット、ファイバーチャネルストレージネットワーク

代表的な用途キャビネットパッチコード、IDC内のTOR-サーバー間短距離相互接続、キャンパスLANおよび産業オートメーション配線、伝送距離：30m～550m

長所と短所低コストのVCSEL光源で、施工も容易ですが、伝送距離が限られているため、550mを超える場合はシングルモードファイバーが必須となります。

3.2 1310 nm: メトロポイントツーポイント専用線および標準光ファイバーテスト

マッチングファイバー: G.652 フルレンジ & G.657; まれに G.653/G.655

送電システム: 従来のSDH/MSTP専用線、ポイントツーポイントのダークファイバーアクセス、OTDRファイバー受入試験

代表的な用途銀行間都市間専用線、企業専用光アクセス、キャリアローカルアクセスネットワーク、最大単一スパン到達距離≤80km、長距離用追加光電中継器

長所と短所：ゼロ分散により、成熟した機器では信号の歪みを回避できます。EDFA全光増幅には利用できず、長距離ネットワークでは徐々に1550nm DWDMに置き換えられています。

3.3 1383 nm: メトロCWDM低コストスペクトル拡張

マッチングファイバーG.652C/DおよびG.657のみ。高水位ピーク時のG.652A/Bには無効。

送電システム: 8/16チャネルCWDM粗波長分割多重

代表的な用途都市レベルのプライベートCATVネットワーク、工業団地、鉱山、セキュリティ監視システム向けのマルチサービス光ファイバー拡張、最大到達距離≤40km

長所と短所：新たな光ファイバー敷設なしで効率的なスペクトル利用が可能。EDFA増幅が不要なため、超長距離展開が制限されない。

3.4 1490 nm: グローバルFTTH PONファイバーアクセス

マッチングファイバー: フィーダー幹線用G.652D + 屋内ドロップケーブル用G.657

送電システム: EPON/GPON/10G PON、シングルファイバー双方向（下り1490Mbps、上り1310Mbps、オプションのCATVオーバーレイ用1550Mbps）

代表的な用途住宅向けブロードバンドアクセス、企業向けFTTOフルオプティカルネットワーク、20kmのODN幹線＋5km以内の屋内ドロップライン

長所と短所パッシブスプリッタベースの集中型OLT展開により、1本の光ファイバーで64～128のエンドユーザーをサポートし、グローバルな光ファイバーブロードバンド構築の基盤インフラとなる。

3.5 1550 nm: 長距離DWDMバックボーンおよびCATV光伝送

マッチングファイバー: メトロDWDM用G.652、国内基幹線および海底ケーブル用G.655、単一波長超長距離専用線用G.653

送電システムDWDM（高密度波長分割多重）、アナログCATV RF光伝送、100G/400G高速バックボーンシステム

代表的な用途省間幹線ケーブル、大洋横断海底光ケーブル、光ファイバーCATV HFCネットワーク。EDFAを用いた全光増幅により、数千キロメートルの中継器不要伝送を実現。

長所と短所：最小限の光ファイバー減衰と成熟したEDFA技術により、テラビットレベルの単一ファイバー容量をサポート。ハイエンドDWDM光コンポーネントは高コスト。

3.6 1625 nm：稼働中のケーブル監視とLバンドDWDM拡張

マッチングファイバー: G.652/G.655/G.657を含むすべてのシングルモードファイバータイプ

送電システムオンラインOTDRモニタリングプラットフォーム、LバンドDWDM拡張機器

代表的な用途キャリア基幹ケーブルのインテリジェントなリアルタイム監視、隠れたケーブル障害の非中断型早期警告、Cバンドスペクトル飽和後の容量拡張

長所と短所サービススペクトルを占有することなく、ノンストップの回線監視を実現し、ケーブル保守時のダウンタイムを効果的に短縮します。主に通信事業者の専門的な運用保守ネットワークに導入されています。

結論

6 つの標準通信波長帯は、シリカの固有の光学的特性に基づいて階層化された光ネットワークアプリケーションシステムを形成します。850 nm は短距離屋内マルチモードケーブル配線で主流です。1310 nm は基本シングルモードテストおよびプライベートライン波長として機能します。1383 nm は CWDM の空きスペクトルを補完します。1490 nm は FTTH パッシブ光アクセスを独占します。1550 nm は長距離バックボーンおよび CATV 伝送の中核として機能します。1625 nm は、中断のないファイバーオンライン動作監視に特化しています。ファイバーの選択は波長指向ルールに従います。850 nm 短距離リンクにはマルチモードファイバー、1310/1383/1490 アクセスネットワークには G.652D/G.657、1550 長距離 DWDM には G.655 非ゼロ分散ファイバー、屋内 FTTH 配線には G.657 曲げ耐性ファイバーが使用されます。

5Gベアラネットワークの構築、大規模データセンターの高速相互接続、FTTRによる全家庭光ファイバー展開に牽引され、低水ピークG.652Dと耐曲げG.657が世界の光市場で主流の光ファイバー仕様になりつつあります。1383 nmとLバンド1625 nmのCWDM拡張需要は年々増加し続けています。850 nmマルチモードは短距離高速相互接続の中核的な地位を維持しており、1550 nmは成熟したEDFA増幅技術に依存する長距離光通信にとってかけがえのない黄金の窓となっています。6つの波長帯の減衰、分散特性、ファイバー整合条件、適用境界を理解することは、光ファイバー仕様の選択、光ネットワークエンジニアリング設計、既存ネットワーク容量の最適化のためのコア理論的サポートとなります。

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