ナゼ太郎の部屋

SUMITAでつくる光ファイバーで最も細いものは直径約30μm。
髪の毛の半分程度の太さの糸状のガラスです。
ガラスなのに自在に曲げることができるのは、この細さのためです。

通常、光はガラスを通過してしまいますが、
光ファイバーはホースで水を導くように、光を閉じ込めて自在に導くことができます。
その理由は2種類のガラスによる二重構造。

中央に「コア」と呼ばれる、光をよく透すガラスの芯があり、
その周りを「クラッド」と呼ばれる被膜用のガラスで覆っています。
コアが水を通す部分だとすると、クラッドはホース。
光がコアの部分を通ると、クラッドの壁にぶつかり、反射しながら進み、先端まで光を届けます。
ライトガイドはそんな光ファイバーを数十本から数十万本束ねてできています。

種類及び特性

光ファイバーの開口数(NA)及び開口角(2θ)は、コア材の屈折率(n1)とクラッド材の屈折率(n2)により下記の式より計算されます。

SUMITAでは、この特長を活かして、開口角の異なる様々な光ファイバーを製造しています。

構造及び原理

ライトガイドに使用されている光ファイバーは、(図1)のように二重構造になっており、芯材(コア)に優れた透過特性を持つ光学ガラス、その外側に被覆材(クラッド)として耐候性の優れた光学ガラスで構成されています。

この構造により、一端から入射した光はコア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2)に示すように光が屈折率の異なる2種類の透光性物質(誘電体)の境界面で、ある一定角度(臨界角)以上において完全に反射される現象をいいます。