Cladding_(fiber_optics)
光ファイバのクラッドは、屈折率の高い材料の1つまたは複数の層であり、屈折率の高いコア材料と密接に接触しています。クラッドにより、2つの境界での全反射により、光がファイバのコアに閉じ込められます。クラッド内の光の伝播は、通常、ほとんどのファイバで抑制されます。ただし、一部のファイバは、光がコアだけでなくクラッドを伝搬するクラッドモードをサポートできます。サポートされているモードの数に応じて、マルチモードファイバーおよびシングルモードファイバーと呼ばれます。クラッディングを適用することによってファイバーを介した伝送を改善することは、1953年にオランダの科学者Bram vanHeelによって発見されました。
コンテンツ
1 歴史
2 モード
3 クラッディングを使用する利点
4 開口数への影響
5 最近の改善
6 参考文献
歴史
クラッドを適用することでファイバを介した透過を改善できるという事実は、1953年にオランダの科学者Bram van Heelによって発見されました。彼は、クラッドを使用して光ファイバーの束を介した画像透過を実証しました。初期の被覆材には、オイル、ワックス、ポリマーが含まれていました。ローレンスE.カーチスでミシガン大学は、低い屈折率を有するガラスのチューブにガラス棒を挿入する2つを融合し、光ファイバに複合構造を描くことによって、1956年に最初のガラスクラッドを開発しました。
モード
クラッドモードは、あるモードのクラッドに限定される光ファイバのクラッドがより高いという事実のおかげで屈折率周囲より媒質のいずれかの空気又は一次ポリマーオーバーコートです。これらのモードは一般的に望ましくありません。最新のファイバーは、屈折率がクラッドの屈折率よりもわずかに高い一次ポリマーのオーバーコートを備えているため、クラッド内を伝搬する光は急速に減衰し、わずか数センチメートルの伝搬後に消えます。これの例外はダブルクラッドファイバーで、これは内部クラッドとコアのモードをサポートするように設計されています。
クラッディングを使用する利点
ガラス繊維の製造では、必然的に表面の凹凸（細孔や亀裂など）が発生し、衝突時に光が散乱し、光の総移動距離が短くなります。ガラスクラッディングを含めると、これらの表面の不規則性によって引き起こされる減衰が大幅に減少します。これは、クラッドのないファイバの場合、ガラス/ガラス界面での光散乱がガラス/空気界面での光散乱よりも少ないためです。これを可能にする2つの主な要因は、ガラスの2つの表面間で見られる屈折率の小さな変化と、光線に干渉しないクラッドの表面の不規則性です。ガラスは通常、より強く、より均質で、よりきれいになるため、ガラス被覆を含めることは、ポリマーコーティングを適用するだけよりも改善されます。さらに、クラッド層を含めることで、より小さなグラスファイバーコアを使用することもできます。ほとんどのガラス繊維には、総外径を125ミクロンに上げるクラッドが
開口数への影響
開口数のマルチモード光ファイバは、クラッドとコアの屈折率の関数です。
光がコア/クラッド界面でどのように屈折するかを示す図。屈折角は、コアとクラッドの屈折率nの差に依存します。
NA = n c o r e 2 − nc l a d 2
{ { rm {{NA} = { sqrt {n _ { rm {core}} ^ {2} -n _ { rm {clad}} ^ {2}}}}}}
開口数により、ファイバ界面での許容入射角を計算できます。これにより、入射光がコアに入り、全反射を維持できる最大角度が得られます。N A =
sin （（ θ A ）。
{ { rm {{NA} = sin（ theta _ {A}）}}}
これらの方程式の両方を組み合わせることにより、上の図で次のことがわかります。
θ A { theta _ {A}}
の機能です 1
{ n_ {1}}
と 2
{ n_ {2}}
、 どこ 1
{ n_ {1}}
コアの屈折率であり、 2
{ n_ {2}}
2
{ n_ {2}}
はクラッドの屈折率です。
最近の改善
光ファイバのコアとクラッドは、光の透過性に優れているため、通常、高度に精製されたシリカガラスで作られています。特定の不純物を追加して、伝送距離の増加やファイバーの柔軟性の向上など、さまざまな特性を付与できます。過去数年以内に、これらの特性を改善するために重要な作業が行われてきました。ClearCurveは、コーニングによって作成された光ファイバーケーブルであり、クラッドを変更することで、ファイバーを従来のファイバーよりも数百倍柔軟にすることができます。
参考文献
この光学関連
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