光ファイバーケーブルの基本的な特性について

質問

光ファイバーの出射側の端面を出た光はまっすぐに出射されるのが一般的な認識と思われますが、これは出射端面に対して垂直に出射されるということなのでしょうか？

例えば、出射側の端面を斜め４５度にカットした場合、出射光は４５度曲がった方向に出射されるのでしょうか？つまり、この場合、出射側の端面を境に光軸が４５度変化するということになるのでしょうか？

回答No.1

ziv · ベストアンサー

>光ファイバーの出射側の端面を出た光はまっすぐに出射されるのが一般的な認識
これが間違ってると思いますよ、
ファイバー内を反射しつつ移動しますので、
ファイバー端からの光は散乱光になると思われます
（マルチモードファイバーの場合、シングルモードだと任意の角度を持って出ます、
経路の反射状態によるので角度は不定だと思われます）

通常の光ファイバーコネクターは、
ファイバー端部と突き当てるレンズが存在して、
射出角度をそろえていたと思います。

お礼

早速のご回答、有り難うございます。

非常に参考になりました。念のため確認させてください。

光ファイバは、出射側の端面がまっすぐであっても斜めであっても、出射される光はいずれも散乱光。
つまり、光ファイバのみでは、レーザービームみたいに光は出射されず、これを実現するにはレンズ等の別手段が必要。

ということでしょうか？

回答No.3

mtaka2

> 光ファイバは、出射側の端面がまっすぐであっても斜めであっても、出射される光はいずれも散乱光。
> つまり、光ファイバのみでは、レーザービームみたいに光は出射されず、これを実現するにはレンズ等の別手段が必要。

シングルモードの場合、散乱しないレーザーを入れますから、垂直からの向きのズレはありますが、散乱せずに真っ直ぐ出てきます。

マルチモードの場合、入射した位置や角度に応じた経路でジグザグに進みますから、
入射した光はその位置や角度に応じたばらばらな角度で反射して進んでいき、出てくる時には角度がばらばらの散乱光になります。

ただし、屈折率と全反射の問題がありますから、±90度完全に散乱するわけではありません。
http://www.tetras.uitec.ehdo.go.jp/mtecnavi/kadai/10000016/2/2-5.html

sinθmax=n1√2Δ で、n1≒1.5、Δ≒0.01 の時のθmaxを求めると、θmax≒12度 になります。
これより角度が深く入射した光はファイバの中を伝わりませんので、
ファイバを伝わるのは±12度程度の範囲内で入射した光だけであり、
出てくる側でも±12度程度の範囲に散乱した光がでてくることになります。

お礼

何度もご対応頂き有り難うございました。ご回答の内容を参考にしてもう一度考えて見ます。
有り難うございました。

回答No.2

mtaka2

斜めにカットした場合、添付の図のように、光は屈折によってカットしたのと逆方向に曲がります。

また、ガラスの屈折率はだいたい1.5前後ですので、全反射の臨界角は41度ぐらいになります。
45度にカットした場合、この臨界角を超えているので、全反射してしまい、光は外に出てきません。
(実際には、光は、完全にファイバーに平行に進むのではなく、ある程度向きがばらついています。
そのため、全ての光が全反射するわけではありませんが、出射される光が減るのは確かでしょう)

お礼

早速のご回答有り難うございました。

また、図説までしていただいて大変感謝しております。