• 締切済み

光ファイバの光の伝播

そもそも光ファイバは、全反射させる必要があるのでしょうか。 光の入射角に角度を付け全反射させて、光を伝播させるよりは、入射角をゼロにしてまっすぐ光を導波させる方が、光の減衰を無くしたり、経路の短縮に繋がるのではないのでしょうか?

みんなの回答

  • hs001120
  • ベストアンサー率60% (473/788)
回答No.2

それはその通りなのですが 根本的に"目的"と"手段"を取り違えている類の勘違いがあるように思います。 まっすぐ直線経路で光を伝達できて、間に障害物が何もないなら、それで良く その場合、細い中空パイプでもあればよく、そもそも光ファイバーなど要らないです。 まっすぐ直線経路で光の伝達経路を確保できない、本当は曲げたくなどないが、曲げて伝達したい 当然、曲がったところで光は内壁にぶつかることになるが、そこで全反射してくれれば妥協できる から光ファイバを使うのです。 光ファイバを施工する際は、曲げなくて良いところでは曲げない、曲げざるを得ないところでも 出来うる限り浅い角度で、反射回数も少なくするためできるだけ緩やかなRで曲げる事が基本です。

回答No.1

全反射は、特定の入射角度でおきるのではなく、 ある角度以内でまっすぐに近く入射させれば起きるという境界角を持っています。 よって、光をまっすぐ入射させ方が、全反射はより起きやすくなります。 実際、広帯域用のシングルモード光ファイバーでは、まっすぐ入れます。

関連するQ&A

  • 光ファイバー中の光速

    光ファイバーの中での光速は、屈折率によると思いますが、 ある特定の長さを光が抜けるまでにかかる時間は、ファイバーの 曲がり具合や入射角度のよって変わるのでしょうか? 曲がるのは関係ない気がするのですが、入射角度がついている場合、 あきらかに余分に距離がある気がします。 実際のところはどうなのでしょうか?

  • 光ファイバの減衰定数

    入射光の強度が1kmで半分になる光ファイバの減衰定数が何dB/kmになるか知りたいのですが、減衰定数を求める式が分かりません。 減衰定数を求める式は一体どんな式なのでしょうか?

  • 光ファイバー内の伝搬角以外の光

    光ファイバーに関して勉強しています。 光ファイバーには波長、屈折率、コア径よって決まる伝搬モードがあり、各伝搬モードに対応した伝搬角がありますが、それらの伝搬角以外で入射した光波成分はどうなってしまうのでしょうか。 例えば太陽光をレンズで集光してファイバー端面に入射したとき、出射する光エネルギーは伝搬角成分のみとなり、入射エネルギーより減少してしまうのでしょうか? いまいち考え方が分かりません。 よろしくお願いします。

  • 物理 光ファイバー 全反射

    物理 光ファイバー 全反射 光ファイバーの屈折の問題で常に全反射し続けるように入射角の角度を求める 問題で屈折率が nA>nB>1.0で0°<α<90° 臨界角はsinα=√nA^2-nB^2。 このときnAとnBがある不等式をみたすときαが0°<α<90°を満足する どのような角であってもコア内で全反射し続ける。 とあり答えをみると「√nA^2-nB^2≧1」と書いてありました。 またこの答えを導くにあたって先生が 「sinα<1より、√nA^2-nB^2=sinαを満たすαが 存在しない条件を考えると良い」といっていました。 ただ、そう考えると答えの不等号は「≧」ではなく 「>」ではないでしょうか? 0°<α<90°を満足する・・・から90°=1にはならないはずですし 1を含めるとsinαを満たすαが存在しない条件にも違反しますし、 以下が問題の一部です。 光ファイバーのしくみを理解するため,図に示すように,屈折率 nA の 透明プラスチックA の上に屈折率 nB の透明プラスチックB を重ねたもの を空気中におき,その中を進む単色光のようすを調べる。 ただし,それぞれの屈折率は,nA nB 1.0 2 2 を満たすものとし, プラスチックA の端面C は,プラスチックA とプラスチックB との接触面D に対し 垂直であるものとする。 …略 この現象は全反射と呼ばれている。接触面D において全反射する条件を求める。 …略(sinα=√nA^2-nB^2を出しました) この条件から全反射が生じるときのa の範囲が求められるが, もしも nA,nB が( (7) )のような不等式を満たすならば, a が 0°<α<90° を満足するどのような角であっても, 接触面D で必ず全反射が生じることがわかる。 これらの結果は,光ファイバーを設計するときの基礎になる。

  • レーザーと光ファイバの組み合わせ

    突然書き込み失礼します。 検索してもなかなか見つからなかったものでここに質問させてください。 いわゆる市販されているような非常に直進性の高いレーザーを光ファイバーに入射させたとき、出口ではどのような光が出てくるのでしょうか?レーザーポインターのようなレーザー光です。 イメージとしては、ファイバ内側で何度も反射しながら進んでくるので、ファイバ出口では広がってしまうような感じがします。ファイバ出口でも直進性の高い光を得ようと思うと、やはりコリメートレンズのようなものが必要なのでしょうか? 素人質問で申し訳ございませんが、詳しい方、ご教授ください。

  • 光ファイバーへの入光についての質問です。

    実験で使用するため、光ファイバーにNd:YAGレーザー光を入れたいのですがどうしてもうまく出来ずに非常に困っています。 使用しているのはコア径3.5μmのシングルモードの光ファイバーです。 調整の方法は、 ●今までは2枚のミラーで反射させてファイバーコリメータに入れる。ミラーを調整することで入射の位置、光軸角度を調整していました。 ●現在はファイバーポートを使用しています。 以前それなりに入射が出来て、実験できていたのですが、あるときだんだんファイバーから出てくる光が弱くなっていき、結局ほとんど出力がなくなってしまいました。 それ以後どんなに調整しても以前の様な出力が得られません。 ちなみに今までも一旦レーザー光が通ったのに急に通らなくなってしまい、その後調整しても光が通らなかったことが2度あります。 その時は新しいファイバーを使用したらまた通るようになりましたが、今回で3回目なのでまた新しいファイバーを使っても通らなくなってしまうと困るので質問をさせていただきます。 何かこの様なことが起こる原因等ご存知の方、心当たりのある方。 もしくは光ファイバーへの入光のコツなどご存知の方がいらっしゃいましたらどうか教えてください。 どうぞよろしくお願い致します。 同文の質問を昨日間違えて特設アンケートのカテゴリーで質問投稿してしまいました。申し訳ありません。

  • 光ファイバのモード

    光ファイバの基礎に関する質問です。 光ファイバで、ある伝搬モードのみが打ち消し合わず遠くまで伝搬できるとあります。マルチモードのファイバでもシングルモードのファイバでも、ある入射角度でファイバ内に光を入れると思いますが、その飛び飛びの伝搬モードしか伝搬できないとなると、最終的にファイバから出射される光は非常に光強度小さくなってしまうイメージがあり、なんとなくしっくりきません。伝搬モードと伝送光強度の関係を教えてください。 初歩的なご質問ですがよろしくお願い致します。

  • 光の屈折って???

    今、光の屈折について勉強しているのですがとても奥が深くてむずかしいです。誰か分かるかたいましたら教えて頂けませんか?? (1)光の全反射というのは、屈折率の低いほうから、高い材料などに進行する時は、全反射はしないのでしょうか??(例えば空気から→ガラスに進行するときなど) (2)アクリルなどの(内部反射時の)全反射角は42°程度以上の時と聞きましたが、何か計算方法などあるのでしょうか? (3) (1)において、もし外部反射時(空気→アクリル)に全反射がおきるとすると、それはどの程度の角度なのでしょうか?(例えばアクリル材なら) (4)最後ですが、内部反射時において、全反射角以上で光を入射させたときでも、ある程度は全部反射するのではなくて、ある程度透過もするのですがこれは全反射といっているのに何故透過するのでしょうか?またどの程度の割合で透過するのでしょうか??(入射角度によって透過量は変わると思いますが。。) 長くてすみません。。どなたか少しでもいいので分かる方見えましたら助教えていただけませんか。よろしくお願いします。

  • 反射された光の減衰率について

    光の透過率について、以下のような場合どう考えればいいのか分かりません。なにかの参考書の問題として解いているわけではないのですが、気になって仕方ありません。どなたかご教授お願いいたします。 ============================================================= 光を吸収するある媒質中で、強度Iの光が鏡などの界面で全反射した場合、反射後の光強度(I2)の減衰曲線はどのようになるのでしょうか? ランベルト・ベールの法則から、I2=I*exp(-kx) ---> k:吸収係数,x:経路長 の式に従って、光の強度は指数関数的に減衰していくと思うのですが、その減衰していった光が途中で反射された場合、反射した点からの経路長で再び強度を計算すればよいのでしょうか? この場合、反射が起こる点で、曲線の形(減衰のしかた)が変わってしまうと 思うのですが、この考え方で大丈夫なのでしょうか? ============================================================== 入射前から反射後までの合計経路長で計算する方が、 なんとなくイメージしやすいのですが、 この考え方が間違っていましたら、 どこが間違いなのかも教えていただければ幸いです。 かなり分かりにくい文章になってしまったかもしれませんが、 よろしくお願いします。

  • 物理 光の全反射

    こんにちは。 納得できない問題があるので教えてください。 屈折率1.5の媒質中から空気中へ光を入射角i=30°で入射させる。 入射角を30°より大きくすると、全反射が起こるか。起こるとすれば、その臨界角をrとして、sinrの値を求めよ。 sinr/sin90°=1/1.5 より、sinr=0.67 これは理解できます。 でも、入射角30°って、sin30°=0.50ですよね? 入射角が臨界角以上のときに全反射が起こるから、0.67と0.50を比べたら、臨界角のほうが大きいので、全反射しないと思いました。 でも答えには、全反射は起こると書いています。 0.67は約sin42°みたいですから、入射角を30°より大きくしたとしても、42°以下の可能性もあるから、全反射するとは言い切れないと思うのですが... 教えてください。 回答よろしくお願いします。