光カプラは光を非対称に分割し（例：90:10の比率）、過剰損失は0.2dB未満です。一方、スプリッタは均等に分配（50:50）しますが、各出力に3dBの損失が発生します。方向性結合器（方向性カプラ）は反射信号を分離し（指向性40dB）、1260～1650nmをカバーするブロードバンドスプリッタとは異なり、1310/1550nmの波長で動作します。融着接続されたカプラは10Wの電力を扱えますが、PLCスプリッタは1Wを超えると故障します。
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光の分割方法
光カプラ、スプリッタ、および方向性結合器はすべて光ファイバーネットワーク内の光信号を管理しますが、その手法は大きく異なります。主な違いは光パワーをどのように分配するか、つまり均等か、選択的か、あるいは損失を最小限に抑えるかという点にあります。例えば、標準的な1×2ファイバースプリッタは入力光を2つの出力に分割し、通常50/50または70/30の比率で行いますが、50/50分割では3 dB（50%）のパワー損失が発生します。対照的に、方向性結合器は90/10や80/20の比率で光を分割しながら挿入損失を0.5 dB未満に抑えることができるため、主経路を妨げることなく信号を監視するのに最適です。一方、光カプラ（融着双円錐テーパーカプラなど）は、カスタム比率で光を結合または分割でき、±0.2 nmの波長許容誤差が重要となるDWDMシステムのような波長依存のアプリケーションでよく使用されます。
分割のメカニズムもさまざまです。スプリッタは平面光波回路（PLC）または融着ファイバー技術を使用しており、PLCスプリッタは低い偏波依存性損失（0.2 dB未満）を実現し、最大64出力まで対応可能です。方向性結合器はエバネッセント波結合に依存しており、2つのファイバーコアを十分に近づけて光を転送します（通常数ミクロンの距離内）。ただし、これは特定の波長範囲（例：1310 nmまたは1550 nm ±40 nm）でのみ有効です。
許容電力もデバイスによって異なります。1×4 PLCスプリッタは最大500 mWの入力電力を扱える場合がありますが、通信監視用の方向性結合器は、デリケートな結合領域のため最大200 mWに制限されます。
「50/50スプリッタは光の半分を無駄にしますが、90/10カプラなら盗むのはわずか10%です。これが、監視タップにスプリッタではなく方向性結合器が使用される理由です。」
挿入損失は分割数に応じて増加します。1×8スプリッタでは約10.5 dBの損失が発生し、1×32では約16 dBに達するため、アンプなしでの長距離リンクには実用的ではありません。しかし、方向性結合器は非対称分割であっても1 dB未満の損失しか追加しないため、ライブネットワークの診断に最適です。
パワー損失の比較
標準的な1×2ファイバースプリッタは、バランス分割において3 dB（50%）の光パワーを損失するため、各出力に到達するのは光の半分だけです。スプリッタをカスケード接続した場合（例：1×4構成）、損失は6 dB（75%の損失）に跳ね上がり、各出力には元のパワーのわずか25%しか残りません。一方、方向性結合器は非対称分割において非常に効率的です。例えば90/10カプラは、主経路での損失はわずか0.5 dBで、1 dB未満の追加損失で光の10%を分岐させることができます。
損失の物理的な背景も異なります。スプリッタ（特にPLCタイプ）は固有の分割損失を伴い、これは出力数に対して対数的に増加します。1×8スプリッタは約9 dB、1×16は約12 dB、1×32は約15 dBの損失となり、EDFAアンプ（1ノードあたり500～2,000ドルのコスト増）なしでは長距離伝送には実用的ではありません。一方、融着双円錐テーパーカプラ（粗いWDMで使用）は3～5 dBの損失がありますが、1260 nmから1625 nmまでの波長を扱うことができます。また、1550 nm ±5 nmに最適化された方向性結合器は、広帯域分割を避けることで損失を1 dB未満に抑えます。
| デバイスタイプ | 分割比 | 挿入損失 (dB) | 過剰損失 (dB) | 波長範囲 |
|---|---|---|---|---|
| 1×2 PLCスプリッタ | 50/50 | 3.0 | 0.3 | 1260–1650 nm |
| 1×8 PLCスプリッタ | 均等 | 9.5 | 0.5 | 1260–1650 nm |
| 90/10 方向性結合器 | 90/10 | 0.5 (主) / 10 (タップ) | 0.2 | 1550 nm ±5 nm |
| 融着双円錐カプラ | 70/30 | 4.8 (70%経路) | 0.8 | 1310 nm & 1550 nm ±20 nm |
80 kmの10 Gbpsリンクを運用する場合、1×8スプリッタを使用すると9.5 dBの損失を補償する必要があり、より高出力のトランスミッタ（+3 dBm、コストは約200ドル増）か、アンプ（1,500ドル以上）が必要になります。同じリンクを監視するための方向性結合器であれば、追加損失はわずか0.7 dBで済み、追加のハードウェアを回避できます。
温度安定性も重要な要素です。PLCスプリッタは-40°Cから85°Cの間で±0.5 dB変動しますが、融着カプラは同じ範囲で±1 dB変動する可能性があります。屋外設置（5Gフロントホールなど）の場合、これはスプリッタが±0.2 dBの安定性を維持するために熱補償パッケージ（15%のコスト増）を必要とすることを意味しますが、方向性結合器は変更なしで-20°Cから70°Cの範囲で問題なく動作することが多いです。
それぞれの用途
光カプラ、スプリッタ、方向性結合器にはそれぞれ最適な用途があります。選択を誤ると、不要なアンプに500ドルを浪費したり、重要な部分で30%の信号強度を失うことになります。それぞれの適材適所は以下の通りです。
通信事業者は90/10方向性結合器を使用して、40チャネルDWDMシステムを監視するために1%～10%の光をタップし、主経路への損失をわずか0.3 dBに抑えています。100 Gbpsリンクでの1%タップは、OSAプローブ（各15,000ドル）が±0.02 nmの波長ドリフトを測定するのに十分な光を提供し、99%の主経路の損失は、スプリッタを使用した場合の3 dBに対し、わずか0.05 dBです。
また、±1 dBのパワー変動がCPRI遅延バジェットを壊す可能性がある5Gフロントホールでも重要です。mmWave無線ヘッドにおける95/5カプラは、性能チェックのために5%の光を分岐させ、0.2 dB未満のペナルティで95%のデータを伝送します。
光カプラ（融着およびWDM） – パワーよりも波長が重要な場合
- EDFAのポンプ合波器: 1480/1550 nmカプラは300 mWのポンプレーザー光を0.1 dBの損失で結合します。スプリッタではポンプパワーの50%を無駄にしてしまいます。
- BiDiトランシーバー: 1310/1550 nmカプラはGPONにおいてアップストリーム/ダウンストリーム信号をルートし、経路あたりの損失は3 dB未満です（PLCスプリッタで両波長を分割した場合は6 dBになります）。
- ラボ機器: 可変カプラ（例：1520～1620 nmで50/50）を使用すると、ハードウェアを交換せずに分割比を±5%調整できます。これは1 dBの誤差が5 µmの解像度を台無しにする光干渉断層計システムにおいて不可欠です。
経験則:
- スプリッタは低コストの多ユーザー分割（FTTH、LAN）に使用します。
- 方向性結合器はライブ監視（DWDM、5G）に選択します。
- 光カプラは波長を分離し続ける必要がある場合（EDFA、BiDi、ラボ）に選択します。
コストが決め手となります: 1×32 PLCスプリッタは20ドル、90/10方向性結合器は120ドル、WDMカプラは300～500ドルです。しかし、カプラが必要な場所で節約のためにスプリッタを使用すると、後からアンプや修正に10倍のコストを支払うことになります。
