ナゼ太郎の部屋

光ファイバーのつくりかた -製品のできるまで-

光ファイバーのつくりかた画像
  1. 光ファイバーの概要
    光ファイバーにもいくつかの種類があります。
    最近よく耳にする光ファイバーとは、ほとんど長距離通信用の光ファイバーで、原料は超純粋な石英で作られています。
    こちらでご紹介する光ファイバーは、SUMITAの光学ガラスで作られた多成分ガラス光ファイバーで、長距離通信用の石英ファイバーとは原料も構造もまったく違います。
    多成分ガラス光ファイバーは、優れた光学ガラスの製造技術と超高純度原料を基礎に、最新の加工技術を駆使して製造された、高品質、高精度の製品で、かつ大量生産可能な極めてコストパフォーマンスの高い光ファイバーです。
    近年、光ファイバーによる光伝送方法は、最先端技術として各方面に数多く応用され、医療機器を始め、通信、画像処理、計測、センサー、照明にと、光学から電子部門まで様々な分野で使用されています。
    SUMITAの多成分ガラス光ファイバー「GFファイバー」はこれら全ての分野に利用される素材となるモノフィラメントのバルク光ファイバーです。
  2. 構造および原理

    光ファイバーは、優れた透光性をもつ芯材(コアー)と、その外側に耐風化性の優れた被覆材(クラッド)で覆った2重構造の細長い繊維状のガラスファイバーです。
    この構造のガラス光ファイバーは、一端に光が入射するとコアー内を界面で全反射を繰り返しながら、他端へと伝送されます。
    全反射とは、図で示す様に屈折率の異なる二つの透光性物質の境界面である一定の角度以内の光は完全に反射される現象で、この現象を利用して光は伝送されます。

    構造および原理のイラスト
  3. 原料
    ガラス光ファイバーを製造するためのガラスも光学ガラスの一種です。
    原料は作るファイバーによっていろいろな種類があります。
    光学ガラスの原料と同じ物が使われますが、レンズ用の原料に比べ、さらに不純物の少ないものを使用します。
  4. 2重坩堝(るつぼ)による紡糸

    光ファイバーはガラスのコアー(芯)と、それより屈折率の低いガラス(クラッド)でコーティングした2重構造になっています。
    そのため坩堝を2重構造にし、内側の坩堝にコアとなるガラス、外側の坩堝にクラッドとなるガラスを入れ、高温で熔かします。
    熔けた2種類のガラスは、坩堝の底の穴から同時に引き出され、1本の光ファイバーになります。
    ファイバーの外径は、この時のガラスの温度と、引き出される速度で決まりますので、精密な制御が必要になります。
    用途により外径20ミクロンから300ミクロンまで製造しています。
    このようにしてSUMITAでは、月産最大70万kmの光ファイバーを製造することができます。
    これは地球を17回半も取り巻く長さになります。
    写真はボビンに巻き取られたファイバー素線です。

    2重坩堝による紡糸の写真
  5. 完成

    紡糸(線引き)された光ファイバーは、数10本~数100本づつ束ね、樹脂などで被覆され、電線のようになります。 写真は樹脂で被覆されたファイバーです。

    完成の写真
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