ファイバーブラッググレーティング反射率計算機

ファイバーブラッググレーティング（FBG）は短時間の光ファイバー内で構築された分散型ブラッグ反射器の一種であり、特定の波長の光を反射し、それ以外の波長は全透過させます。波長をフィルタリングし、レーザーを安定化し、さまざまな用途におけるひずみまたは温度変化を感知するため使用されます。

歴史的背景

FBG の開発は、光通信およびセンシング技術における重要な進歩を記録しました。20 世紀後半に初めて実証された FBG は、ブラッグ回折の現象を利用して特定の波長を反射し、別の波長を通過させるため、波長固有の動作には極めて貴重な存在でした。

計算式

ファイバーブラッググレーティングの反射率（R）は次の式で示されます。

\[ R = \tanh^2\left(\frac{\kappa L}{2}\right) \]

ここで、

• \(R\) は反射率、
• \(\kappa\) は結合係数（1/m）、
• \(L\) はグレーティングの長さ。

計算の例

結合係数 (\(\kappa\)) が 1 m\(^{-1}\)、長さが 10 mm のファイバーブラッググレーティングを使用します。

\[ R = \tanh^2\left(\frac{1 \times 0.01}{2}\right) \approx 0.0001 \]

重要性と使用シナリオ

FBG は波長の多重化における電気通信において、ひずみと温度測定のセンシング用途において、波長の安定化のレーザーシステムにおいて決定的な役割を果たします。波長に基づき光を選択的に反射する機能は、さまざまな光デバイスとシステムで応用されています。

よくある質問

1. ファイバーブラッググレーティングとはなんですか？

   • ファイバーブラッググレーティングは、光ファイバー媒体内に設置された光反射器であり、特定の波長の光を反射し、ほかの波長は透過させます。

2. 結合係数（\(\kappa\)) は FBG の反射率にどのように影響しますか？

   • 結合係数は、順方向と逆方向に伝播するモード間の出力伝達効率を決定するため、反射率に影響を与えます。\(\kappa\) が高くなると、反射率も高くなります。

3. FBG は温度とひずみのセンシングに使用できますか？

   • はい。FBG は温度変化と機械的ひずみに強く影響されるため、グレーティング周期が変化し、それに従ってブラッグ波長も変化します。そのため、センシング用途に有用です。

この計算機は、ファイバーブラッググレーティングの反射率を理解して計算するための簡単な方法を提供します。そのため、光技術関連の学生、エンジニア、研究者にとって価値のあるツールです。