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ファイバ材料分散

Q: 導波路分散や PMD は含まれますか？

いいえ。 本能力が返すのは材料分散の積 |D|·Δλ·L のみです。導波路分散、偏波モード分散、非線形効果は別モデルと別入力が必要です。

ガラスファイバー内で光パルスがどれだけ広がるかが分かります。分散17 ps/(nm·km)、スペクトル幅2 nmの光源、10 kmのファイバーでは、各パルスが340 ps広がります。1ビットあたりの時間と比べてください。ブラウザで無料で使えます。

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計算例

入力した場合

分散パラメータ: 17
スペクトル幅: 2
ファイバー長: 10

結果

スペクトル幅 (nm): 2
ファイバー長 (km): 10
絶対分散: 17
パルス広がり (ps): 340

材料分散は、光源スペクトル内の波長ごとにガラス中の群速度がわずかに異なるため、光パルスを時間的に広げます。その時間広がりの一次近似は、材料分散パラメータの絶対値にスペクトル幅とファイバ長を掛けた単純な積です。本ファイバ材料分散計算機は、D を ps/(nm·km)、Δλ を nm、L を km で受け取り、ログや課題用の安定した公式文字列とともに、パルス広がりをピコ秒で返します。通信リンクバジェット、大学のファイバ実験、レーザダイオード光源の比較はいずれも、非線形や導波路の本格シミュレータを開く前に同じ閉形式を必要とします。

ファイバにおける材料分散によるパルス広がりの意味

シリカをはじめとする光学ガラスでは屈折率が波長に依存するため、単位長さあたりの群遅延も波長に依存します。光源が単色でない場合、スペクトル成分ごとに遅延が異なり、パルス包絡線が時間方向に伸びます。産業界の一次モデルは、この効果を分散パラメータ D にまとめ、通常は波長変化 1 nm・ファイバ 1 km あたりの遅延変化（ピコ秒）で表します。

D の絶対値に光源のスペクトル幅 Δλ と区間長 L を掛けると、材料分散による広がりの寄与が得られます。すなわち Δt は |D| に Δλ と L を掛けた値です。正の D はしばしば正常分散領域、負の D はソリトンや補償の議論で用いる異常分散領域と呼ばれます。

広がりの大きさでは符号が相殺されるため、本計算機は |D| を用います。モデルは導波路分散（実シングルモードファイバでは材料分散を打ち消したり加算したりし得る）、偏波モード分散、自己位相変調、高次分散スロープを無視します。

D・線幅・長さがデータシートや課題文ですでに分かっているときの教科書的・リンクバジェット的な見積もりであり、Sellmeier 係数からの完全な GVD ソルバではありません。

実務でこの見積もりが使われる場面

光通信の授業では、カタログの D、レーザまたは LED のスペクトル幅、リンク長から材料分散によるパルス広がりを求める問題が尽きません。信頼できる単一の判定器は採点と実験準備を速めます。アクセス網・メトロの計画担当は、そのピコ秒値をビット周期バジェットと比較し、分散補償・より狭い光源・再生器間隔の短縮が要るかを判断します。

部品ベンダーは波長に対する D 曲線を公開し、マーケティング計算機やアプリケーションノートで D・Δλ・L の透明な積を求めます。計測グループは、OTDR・センシング・非線形光学ベンチの設計時に、広帯域 ASE 光源がファイバスプール通過後にどれだけ伸びるかを見積もります。

Sellmeier ガラスモデル、伝送ファイバの完全な色分散マップ、PMD や非線形パルス伝搬ソルバは別入力・別ランディングの対象です。

活用例

通信リンクのパルスバジェット見積もり

|D|・光源スペクトル幅・区間長を掛けて材料分散による広がりをピコ秒で求め、ビット周期マージンと比較する前の一次評価に使います。

ファイバ実験・課題の解答キー

教科書の D・Δλ・L から決定論的な Δt を返し、教員・学生・自動採点が同じ正解を共有できるようにします。

よくある質問

ファイバ材料分散計算機はどの公式を使いますか？

一次の材料分散広がり Δt = |D| · Δλ · L を使います。D は ps/(nm·km)、Δλ は nm、L は km、Δt はピコ秒です。

なぜ D の絶対値を使うのですか？

D は正（正常）にも負（異常）にもなり得ます。一次分散によるパルス包絡線の広がりは大きさ |D| に依存するため、計算機は |D| にスペクトル幅と長さを掛けます。

どの単位を使えばよいですか？

D を ps/(nm·km)、スペクトル幅を nm、ファイバ長を km で指定してください。図面が m の場合は呼び出し前に km へ換算してください。

導波路分散や PMD は含まれますか？

いいえ。本能力が返すのは材料分散の積 |D|·Δλ·L のみです。導波路分散、偏波モード分散、非線形効果は別モデルと別入力が必要です。

材料分散によるパルスの広がりを減らすにはどうすればよいですか？

広がりは光源のスペクトル幅とファイバー長に比例するため、幅の狭い光源を使うか区間を短くすると小さくなります。分散補償や中継器の間隔を詰めることも検討されます。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/optics/fiber-material-dispersion

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/optics/fiber-material-dispersion \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"dispersion_parameter":17,"spectral_width":2,"fiber_length":10}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/optics/fiber-material-dispersion", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "dispersion_parameter": 17,
    "spectral_width": 2,
    "fiber_length": 10
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/optics/fiber-material-dispersion",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "dispersion_parameter": 17,
    "spectral_width": 2,
    "fiber_length": 10
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/optics/fiber-material-dispersion", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"dispersion_parameter":17,"spectral_width":2,"fiber_length":10}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"dispersion_parameter":17,"spectral_width":2,"fiber_length":10}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/optics/fiber-material-dispersion", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "dispersion_parameter": 17,
  "spectral_width": 2,
  "fiber_length": 10
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "optics.fiber_material_dispersion",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

技術的な注記

無料のブラウザ経路と有料 API は同一の同型関数を共有するため、同一入力でデモとスクリプトが食い違うことはなく、検証失敗はプリペイド残高を消費しません。

入力・単位・出力・検証ルール

次の 3 つの数値を送ってください。いずれも有限でなければなりません。D は正・負・0 のいずれでもよく、0 なら広がりは 0 です。dispersion_parameter（D、単位 ps/nm/km）、spectral_width（Δλ、単位 nm）、fiber_length（L、単位 km）。スペクトル幅と長さは厳密に正で、0 または負は invalid_input になります。この積公式では一次の物理的広がりを定義できないためです。D、D_m、dispersion、delta_lambda、spectral_width_nm、linewidth、L、length_km、fiber_length_km などの別名を受け付けるため、教科書表記のスクリプトでもリネーム層は不要です。成功時は、整形済みの dispersion_parameter、spectral_width_nm、fiber_length_km をエコーし、abs_dispersion を |D|、pulse_broadening_ps を |D|·Δλ·L として返し、Δt = |D| · Δλ · L の公式文字列とピコ秒結果を説明する unit_note を含めます。典型チェックは、約 17 ps/(nm·km) の標準 SMF に 2 nm の LED 相当幅・10 km、より狭い LD 線幅と長い区間、長さまたは幅 0 の必須 invalid_input 経路です。解析が成功した API 呼び出しの料金は項目あたり定額 $0.002 で、欠落フィールド・非数値文字列・NaN・Infinity・非正の Δλ や L は課金されません。

実務でこの見積もりが使われる場面

本能力は純粋な parse エンジンのため、API 料金は成功項目あたり公開ベースの $0.002 であり、検証失敗は残高を消費しません。すでに D・スペクトル幅・長さがあり、監査可能な閉形式が必要なときはこのエンドポイントを選んでください。

連携の活用例

光源線幅のトレードオフ・スクリプト

LED とレーザのスペクトル幅およびファイバ長を横断して API を一括呼び出し、表計算なしで材料分散の限界を図示します。

技術的な質問

API 呼び出し 1 回の料金はいくらですか？

成功したリクエストあたり $0.002 です。上のブラウザツールはローカルで無料、API はタスク成功時のみ KIT のプリペイド残高から引きます。

KITの完全なドキュメントを見る →

ファイバ材料分散

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計算例

ファイバにおける材料分散によるパルス広がりの意味

実務でこの見積もりが使われる場面

活用例

通信リンクのパルスバジェット見積もり

ファイバ実験・課題の解答キー

よくある質問

関連ツール

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エンドポイント

お使いのスタックから呼び出す

リクエスト例

レスポンス例

料金

エラー

技術的な注記

入力・単位・出力・検証ルール

実務でこの見積もりが使われる場面

連携の活用例

光源線幅のトレードオフ・スクリプト

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