光ファイバ(ガラス)について(その2)

ガラスが光を通すという性質は、ガラスを糸(繊維)にすることによって、より活躍の場が広がってきました。
医療の面では胃カメラなどの画像伝送用ファイバとして、胃や腸の状態をはっきり見ることができます。通信の世界で利用すると、音や映像を光の波にかえて瞬時に何百キロメートル先まで運ぶことができます。

ただし、このようなファイバ類に使われるのは純度の高い石英ガラスです。一般的なガラスでは、ガラスが光を少しずつ吸収するため、例えば窓ガラスを切り口からのぞくと数メートル先も見えません。
しかし不純物の少ない(純度の高い)石英ガラスになると、理論的には何十キロメートル先でも見えるくらい、光の減衰が少ない、限りなく透明に近いガラスができます。このガラスを細く引き伸ばしたのが光ファイバです。

光ファイバは、石英ガラスを0.1ミリメートルくらいの細い糸にのばしたもので、光の伝搬路となる芯の部分(コアと呼ばれています)と、光をコア内に閉じ込めるためにコアをとりまく管状の部分(クラッドと呼ばれています)との2層構造になっています。クラッドよりもコアの屈折率を高くする事で、屈折率の異なる境界面で生ずる全反射と呼ばれる光の性質により、光はクラッドの外に漏れることなくコア内を遠くまで伝搬することができます。

光ファイバの断面を見ると図の様になります。

光ファイバの断面図と全反射