光ファイバ先端の反射強度について

質問

光ファイバの先端から光が出るとき
その境界面では多少、反射が起こっていて
光源に光が戻っていると聞きました

おそらくほとんど問題にならない量なのでしょうが
どのくらいの光が反射しているのですか？

それはファイバ先端の形や使う光によって変わるものでしょうか？

計算方法など教えてもらえれば幸いです
よろしくお願いします

回答No.5

walkingdic · ベストアンサー

>先端がくさび形や円錐に加工されていた場合、
>境界面で反射してきた光の中にファイバを伝播できないものが出てくるのではないでしょうか？

それはそうなります。もしそういう状況を計算したいのであれば光導波路などの計算が出来るシュミレーションソフトがありますので、そういうもので解析していくことになります。解析的に簡単に解けるものではないから有限要素法などの考えで電磁波解析していきます。

お礼

回答ありがとうございます

自力で計算できないか考えていたのですが、
どうも難しいようなのでシュミレーションソフトを探してみようと思います

ありがとうございました

回答No.4

tance

tanceです。

先端を斜めに切ったりするのは主に、反射光を元に戻さないようにする
ための工夫です。従って、そのような場合は戻り光は減ります。

お礼

回答ありがとうございました

戻り光が減ることは予測していたので今後は
どのくらい減るかを考えていこうと思います

ありがとうございました

回答No.3

walkingdic

>反射した光が再度コアで結合するかが判断できません
再度コアで結合という意味はどういう意味でしょうか。
ファイバーの中を進んだ光が端面でフレネル反射した光は単純にコアから出ることが出来ないのでコアの中を逆方向に進むだけです。

それとも、ファイバ同士の接続で、ファイバから出た光がまた光に入る光が逃げるということを想定されているのでしょうか。
それだとそのファイバ間の距離その他を考えないとだめで、単純なフレネル反射で考えることも出来ません。
ファイバ同士の接続では、両端面を出来る限り近接させることで、量子力学のトンネル効果と同じように損失をきわめて小さくして伝搬させるなどのことをしていますので。
その中ではその断面同士の隙間のために損失は０にはならず多少は逃げる（ご質問者の言うところのクラッド層に逃げる話に近い）などのことはあると思いますが。

＞反射したとしてもクラッドに逃げてしまうと調べることはできないので
＞そこも含めた計算はできないものでしょうか？
上記の通りです。
単純にファイバから出るときの端面反射ならばそもそもクラッドに逃げるというのはおかしいです。端面が散乱面になっていればそういうこともありますけど。

補足

光ファイバーの先端が軸に対して垂直な平面ならば、
反射光は来たファイバをただ戻るだけですが
先端がくさび形や円錐に加工されていた場合、
境界面で反射してきた光の中にファイバを伝播できないものが出てくるのではないでしょうか？

回答No.2

tance

ファイバーの先端がただ直角にすぱっと切られているだけだとすると
ファイバー内を伝送されてきた光は端面で反射して戻る場合、全部
コア内を通ります。ここでクラッドへ逃げる光があったとして、それは
最初から端面まで来るまえに往路でクラッドへ逃げているはずです。

光ファイバーの先端は斜めにカットされていたり、レンズのように少し
丸みを帯びた研磨がされていたり、それらの組み合わせなども含めて
いろいろ工夫されています。

補足

先端に角度が付けられていた場合はどうでしょうか？

例えば先端が円錐などに加工されていた場合角度によっては
先端で反射してきた光がクラッドに逃げてしまうことがあると思うのですがどうでしょうか？

回答No.1

walkingdic

ファイバのコアの屈折率をｎとして、空気を１とすれば、そこでフレネル反射が生じます。
単純には垂直を考えて、

反射強度Ｒ＝｜（ｎ－１）／（ｎ＋１）｜＾２

となります。
実際はこの反射を防ぐために色々工夫があるので単純ではありませんが。

補足

早い回答ありがとうございます

フレネルの公式については調べたのですが
この式だけでは先端で反射する様子はわかりますが
反射した光が再度コアで結合するかが判断できません

反射したとしてもクラッドに逃げてしまうと調べることはできないので
そこも含めた計算はできないものでしょうか？