ガラス光ファイバー:特性、用途、製造

ガラス光ファイバーの特性と用途

ガラスファイバーが求められる理由

光ファイバーは、高い透明度や低減衰などの優れた光学特性を持ちます。ガラスファイバーは、医療、工業、航空、自動車、防衛などの重要な用途に不可欠な光透過性を提供します。 さらに、ガラスは優れた機械的、熱的、化学的安定性を備えているため、過酷な環境での使用に適しています。

光ファイバーにおけるガラスとプラスチックの比較

どちらの材料にも特定の用途がありますが、ガラスファイバーは高性能な用途に最適です。プラスチックファイバーと比較して、減衰が少なく、帯域幅が広く、耐環境性に優れています。

1. 優れた光特性

ガラスファイバーは、フレキシブルライトガイドとリジッドライトガイドの両方の基礎となるもので、非常に高い光透過性能を提供します。高い演色性により、ファイバーを通過した光の波長変化が最小限に抑えられます。また、ガラスファイバーは最大1の開口数を誇り、より多くの光を透過させ、小さなバンドルでより広い領域を照らします。一方でプラスチックファイバーは、材料的に最大開口が0.5に制限されています。

2.強度と柔軟性

ガラスファイバーは、直径を細くするほど、優れた強度と柔軟性を兼ね備えます。この組み合わせにより、30µmの細さで製造することができ、タイトな曲げ半径が可能になります。対照的に、プラスチックファイバーの直径は通常500µmから始まり、多くの場合1mmを超えます。イメージング用途の場合、個々のガラスファイバーは直径4µmと小さく、高いピクセル解像度と高精細な画像を提供します。

3. 熱安定性

ガラスは350°Cまでの温度で安定性を維持するため、ガラスファイバーの束やリジッドライトガイドは、過酷な環境やオートクレーブ滅菌などの高温用途に適しています。しかし、プラスチックは一般的に80°Cまでの温度にしか耐えられないため、このような高温プロセスには適していません。

4. 設計の柔軟性

ガラスファイバーの直径が非常に小さいため、高いバンドル充填率を実現でき、小さなスペースでの複雑な形状が容易になります。また、ガラスファイバーバンドルは、1つの光源から複数の場所に光を分配し、赤、緑、青のLED光を混合して均質な白色光を生成することもできます。束ねられたガラスファイバーの数が多いほど、太いプラスチックファイバーと比較して、より均一な光出力が得られます。

5.耐薬品性