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イメージング光ファイバー部品の製造

はじめに：ガラスから光ファイバー部品まで 4つの主要なイメージング部品、すなわちファイバーオプティックプレート、ファイバーオプティックテーパー、ガラスキャピラリーアレイ、そしてマイクロチャネルプレートは、医療用内視鏡から暗視システムまで、幅広い先進技術の基盤となっています。各部品はそれぞれ異なる形状と機能を持ちますが、いずれも共通の基本的な製造工程を経て製造されます。ガラス繊維の線引きと融着という同じ基本原理から始まり、その後、専門的な仕上げ工程へと分岐していきます。この記事では、原料ガラスから完成した高性能光学部品に至るまで、この製造工程全体を分かりやすく解説します。 -------------------------------------------------------------------------------- 1. 共通基盤：光ファイバーブロックの作成 初期の製造段階の戦略的重要性は、いくら強調してもし過ぎることはありません。材料の準備、多段階の光ファイバ線引き、そして融着というこれらの基礎工程は、4つのコンポーネントすべてに共通しており、最終製品の核となる光学特性と性能を確立するために極めて重要です。この共通工程を綿密に実行することで、融着された光ファイバの固体半完成品ブロックが得られ、これがその後のすべての特殊化の出発点となります。 1.1. ステップ1：原材料の準備 この旅は、ガラス原料の慎重な選定と準備から始まります。この段階で使用されるガラスの組み合わせが、部品の最終的な光学特性を決定します。 コア材バー：ファイバーを構成する主要な光透過ガラスです。マイクロチャネルプレートおよびガラスキャピラリーアレイの場合、このバーは後工程で酸によって溶解できるように特別に設計された特殊ガラスで作られています。 クラッド材バー：このガラスのバーはコアよりも屈折率が低い。このバーに穴を開け、コアバーを挿入することで、線引き工程で用いる最初のガラスブロック、つまり「ロッド」が作られる。 EMAガラスバー： EMA（Extra-Mural Absorption：壁外吸収）ガラスは、特殊な光吸収材料です。光ファイバープレートおよびテーパーの製造にのみ使用され、光クロストーク（隣接する光ファイバー間の光漏れ）を防止します。これにより、画像のコントラストと解像度が大幅に向上します。 この段階の重要な結果は、開口数や内部透過率などの主要な光学仕様が、基本的にこれらのコアとクラッド材料の選択と組み合わせによって決定されることです。 1.2. ステップ2：多段階繊維延伸プロセス 原料ガラス棒は、垂直炉（いわゆる「延伸タワー」）で繰り返し加熱・延伸され、徐々に細い繊維へと加工されます。この反復的な延伸は、ガラスの構造的完全性を損なうことなく、4μmという微細な繊維寸法を実現するための重要なエンジニアリング制御です。 モノファイバー図面: 最初のガラス棒は延伸塔に送り込まれ、700 ～ 850°C に加熱されます。 この熱により棒が溶け、精密に制御された温度と張力のもとで、直径約 2 mm の「モノファイバー」と呼ばれる細いフィラメントに引き伸ばされます。 これらのモノファイバーは集められ、六角形に慎重に束ねられます。EMAが必要な場合は、この束ねる工程でモノファイバー間に光吸収ガラス棒が挿入されます。 マルチファイバー描画: モノファイバーの束は、延伸タワーに送り返されます。...

イメージング光ファイバー部品の製造

はじめに：ガラスから光ファイバー部品まで 4つの主要なイメージング部品、すなわちファイバーオプティックプレート、ファイバーオプティックテーパー、ガラスキャピラリーアレイ、そしてマイクロチャネルプレートは、医療用内視鏡から暗視システムまで、幅広い先進技術の基盤となっています。各部品はそれぞれ異なる形状と機能を持ちますが、いずれも共通の基本的な製造工程を経て製造されます。ガラス繊維の線引きと融着という同じ基本原理から始まり、その後、専門的な仕上げ工程へと分岐していきます。この記事では、原料ガラスから完成した高性能光学部品に至るまで、この製造工程全体を分かりやすく解説します。 -------------------------------------------------------------------------------- 1. 共通基盤：光ファイバーブロックの作成 初期の製造段階の戦略的重要性は、いくら強調してもし過ぎることはありません。材料の準備、多段階の光ファイバ線引き、そして融着というこれらの基礎工程は、4つのコンポーネントすべてに共通しており、最終製品の核となる光学特性と性能を確立するために極めて重要です。この共通工程を綿密に実行することで、融着された光ファイバの固体半完成品ブロックが得られ、これがその後のすべての特殊化の出発点となります。 1.1. ステップ1：原材料の準備 この旅は、ガラス原料の慎重な選定と準備から始まります。この段階で使用されるガラスの組み合わせが、部品の最終的な光学特性を決定します。 コア材バー：ファイバーを構成する主要な光透過ガラスです。マイクロチャネルプレートおよびガラスキャピラリーアレイの場合、このバーは後工程で酸によって溶解できるように特別に設計された特殊ガラスで作られています。 クラッド材バー：このガラスのバーはコアよりも屈折率が低い。このバーに穴を開け、コアバーを挿入することで、線引き工程で用いる最初のガラスブロック、つまり「ロッド」が作られる。 EMAガラスバー： EMA（Extra-Mural Absorption：壁外吸収）ガラスは、特殊な光吸収材料です。光ファイバープレートおよびテーパーの製造にのみ使用され、光クロストーク（隣接する光ファイバー間の光漏れ）を防止します。これにより、画像のコントラストと解像度が大幅に向上します。 この段階の重要な結果は、開口数や内部透過率などの主要な光学仕様が、基本的にこれらのコアとクラッド材料の選択と組み合わせによって決定されることです。 1.2. ステップ2：多段階繊維延伸プロセス 原料ガラス棒は、垂直炉（いわゆる「延伸タワー」）で繰り返し加熱・延伸され、徐々に細い繊維へと加工されます。この反復的な延伸は、ガラスの構造的完全性を損なうことなく、4μmという微細な繊維寸法を実現するための重要なエンジニアリング制御です。 モノファイバー図面: 最初のガラス棒は延伸塔に送り込まれ、700 ～ 850°C に加熱されます。 この熱により棒が溶け、精密に制御された温度と張力のもとで、直径約 2 mm の「モノファイバー」と呼ばれる細いフィラメントに引き伸ばされます。 これらのモノファイバーは集められ、六角形に慎重に束ねられます。EMAが必要な場合は、この束ねる工程でモノファイバー間に光吸収ガラス棒が挿入されます。 マルチファイバー描画: モノファイバーの束は、延伸タワーに送り返されます。...

対称型デュアルサスペンションコア構造を備えたテラヘルツ光ファイバ方向性結合器の低損失かつ偏光無...

引用 Zhu, Y.-F., Huang, X., Ke, Q., Liu, G., Rao, C.-F., Kong, D., Mei, P., Liu, Y., & Wang, H. (2021). 対称型デュアルサスペンションコア構造を有するテラヘルツ光ファイバ方向性結合器における低損失かつ偏光無依存な結合長．Optics Communications , 480 , 126497. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2020.126497 キーワード 複屈折...

対称型デュアルサスペンションコア構造を備えたテラヘルツ光ファイバ方向性結合器の低損失かつ偏光無...

引用 Zhu, Y.-F., Huang, X., Ke, Q., Liu, G., Rao, C.-F., Kong, D., Mei, P., Liu, Y., & Wang, H. (2021). 対称型デュアルサスペンションコア構造を有するテラヘルツ光ファイバ方向性結合器における低損失かつ偏光無依存な結合長．Optics Communications , 480 , 126497. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2020.126497 キーワード 複屈折...

マイクロファイバーベースの偏光ビームスプリッターとパッシブモードロック全ファイバーレーザーへの応用

引用 タイトル: 「マイクロファイバーベースの偏光ビームスプリッターとパッシブモードロック全ファイバーレーザーへの応用」または「マイクロファイバーベースの偏光ビームスプリッターとパッシブモードロック全ファイバーレーザーへの応用」 。 著者:著者は以下のとおりです。 周暁兵 ミンウェイ・チウ 銭裕豪 チェン・メンメン 張祖興 リン・チャン キーワード 偏光ビームスプリッター 非線形分極進化 モード同期ファイバーレーザー 簡単な 本論文では、結合されたマイクロファイバーに基づく簡単な方法を使用して製造されたコンパクトな全ファイバー偏光ビームスプリッター (PBS) を提案し、実証し、それを1.0 μm および 1.5 μm 波長帯域のパッシブモードロックファイバーレーザーに適用し、かさばる PBS を使用したシステムに匹敵するパフォーマンスを実現しました。 まとめ 本論文では、 2本の平行結合したマイクロファイバーから構成される全ファイバー型偏光ビームスプリッター（PBS）を紹介する。著者らは、一般的に使用されているPBSはかさばり、真の全ファイバー型ではないこと、また従来の特殊ファイバーベースのPBSは複雑な製造工程を必要としていることを指摘する。提案するマイクロファイバーベースのPBSは、製造が簡単で、サイズがコンパクトであり、偏光消光比（PER）と動作帯域幅が可変であるなどの利点を持つ。 出典:...

マイクロファイバーベースの偏光ビームスプリッターとパッシブモードロック全ファイバーレーザーへの応用

引用 タイトル: 「マイクロファイバーベースの偏光ビームスプリッターとパッシブモードロック全ファイバーレーザーへの応用」または「マイクロファイバーベースの偏光ビームスプリッターとパッシブモードロック全ファイバーレーザーへの応用」 。 著者:著者は以下のとおりです。 周暁兵 ミンウェイ・チウ 銭裕豪 チェン・メンメン 張祖興 リン・チャン キーワード 偏光ビームスプリッター 非線形分極進化 モード同期ファイバーレーザー 簡単な 本論文では、結合されたマイクロファイバーに基づく簡単な方法を使用して製造されたコンパクトな全ファイバー偏光ビームスプリッター (PBS) を提案し、実証し、それを1.0 μm および 1.5 μm 波長帯域のパッシブモードロックファイバーレーザーに適用し、かさばる PBS を使用したシステムに匹敵するパフォーマンスを実現しました。 まとめ 本論文では、 2本の平行結合したマイクロファイバーから構成される全ファイバー型偏光ビームスプリッター（PBS）を紹介する。著者らは、一般的に使用されているPBSはかさばり、真の全ファイバー型ではないこと、また従来の特殊ファイバーベースのPBSは複雑な製造工程を必要としていることを指摘する。提案するマイクロファイバーベースのPBSは、製造が簡単で、サイズがコンパクトであり、偏光消光比（PER）と動作帯域幅が可変であるなどの利点を持つ。 出典:...

CNTコーティングされたファイバーカップラーに基づく可飽和吸収体

引用 Stoliarov, DA, Itrin, PA, Korobko, DA, Ribenek, VA, Tabulina, LV, Sysa, AV, & Shaman, Yu. P. (2021) . CNTコーティングされたファイバーカップラーに基づく可飽和吸収体.光ファイバー技術, 63 , 102524. doi : 10.1016/j.yofte.2021.102524 キーワード ファイバーカプラ 飽和吸収体 カーボンナノチューブ...

CNTコーティングされたファイバーカップラーに基づく可飽和吸収体

引用 Stoliarov, DA, Itrin, PA, Korobko, DA, Ribenek, VA, Tabulina, LV, Sysa, AV, & Shaman, Yu. P. (2021) . CNTコーティングされたファイバーカップラーに基づく可飽和吸収体.光ファイバー技術, 63 , 102524. doi : 10.1016/j.yofte.2021.102524 キーワード ファイバーカプラ 飽和吸収体 カーボンナノチューブ...

ファイバーレーザーのモード安定化のためのウィスパリングギャラリーモード共振器ベースのハイブリッ...

引用 CG Wen他、「ファイバーレーザーのモード安定化のためのウィスパーリングギャラリーモード共振器ベースハイブリッドキャビティ」 『IEEE Photonics Journal 』第13巻第2号、p.1500107、2021年4月、doi: 10.1109/JPHOT.2021.3059759。 キーワード WGM共振器 ファイバーレーザー 結合空洞 簡単な 本論文では、線形ファイバーキャビティとウィスパリングギャラリーモード (WGM) 共振器を組み合わせたハイブリッドキャビティを利用するファイバーレーザーを提案し、二重安定化を実現して、高い信号対雑音比と狭い線幅で安定したシングルモードから 4 モードの動作を可能にするファイバーレーザーを実験的に実証しています。 まとめ 本論文では、線形ファイバーキャビティとウィスパリングギャラリーモード（WGM）共振器を組み合わせたハイブリッドキャビティを用いたファイバーレーザーについて実証する。この構成は、レーザーモードの二重安定化を実現し、高い信号対雑音比（最大61 dB）と狭い線幅（最小約5 kHz）を備えた安定したシングルモード動作と、モードホッピングのない安定した2～4モード動作を可能にする。 出典: https://sci.bban.top/pdf/10.1109/jphot.2021.3059759.pdf#

ファイバーレーザーのモード安定化のためのウィスパリングギャラリーモード共振器ベースのハイブリッ...

引用 CG Wen他、「ファイバーレーザーのモード安定化のためのウィスパーリングギャラリーモード共振器ベースハイブリッドキャビティ」 『IEEE Photonics Journal 』第13巻第2号、p.1500107、2021年4月、doi: 10.1109/JPHOT.2021.3059759。 キーワード WGM共振器 ファイバーレーザー 結合空洞 簡単な 本論文では、線形ファイバーキャビティとウィスパリングギャラリーモード (WGM) 共振器を組み合わせたハイブリッドキャビティを利用するファイバーレーザーを提案し、二重安定化を実現して、高い信号対雑音比と狭い線幅で安定したシングルモードから 4 モードの動作を可能にするファイバーレーザーを実験的に実証しています。 まとめ 本論文では、線形ファイバーキャビティとウィスパリングギャラリーモード（WGM）共振器を組み合わせたハイブリッドキャビティを用いたファイバーレーザーについて実証する。この構成は、レーザーモードの二重安定化を実現し、高い信号対雑音比（最大61 dB）と狭い線幅（最小約5 kHz）を備えた安定したシングルモード動作と、モードホッピングのない安定した2～4モード動作を可能にする。 出典: https://sci.bban.top/pdf/10.1109/jphot.2021.3059759.pdf#

モード変換のための傾斜ファイバーブラッググレーティングベースの少数モードファブリペローフィルタ

引用 M. Tang、H. Li、Z. Bai、M. Cao、Y. Mi、W. Ren、およびG. Ren、「モード変換のための傾斜ファイバーブラッググレーティングベースの少数モードファブリペローフィルター」、 IEEE Photonics Technology Letters 、2021年3月、doi：10.1109/LPT.2021.3067165。 キーワード 傾斜ファイバーブラッググレーティング ファブリペローフィルタ モードコンバータ 狭帯域幅 簡単な 本論文では、リングコア ファイバーに書き込まれた傾斜ファイバー ブラッグ グレーティング (TFBG) に基づく狭帯域幅の少数モード ファブリ ペロー フィルターを提案し、実験的に実証します。TFBG は、反射ミラーとモード...

モード変換のための傾斜ファイバーブラッググレーティングベースの少数モードファブリペローフィルタ

引用 M. Tang、H. Li、Z. Bai、M. Cao、Y. Mi、W. Ren、およびG. Ren、「モード変換のための傾斜ファイバーブラッググレーティングベースの少数モードファブリペローフィルター」、 IEEE Photonics Technology Letters 、2021年3月、doi：10.1109/LPT.2021.3067165。 キーワード 傾斜ファイバーブラッググレーティング ファブリペローフィルタ モードコンバータ 狭帯域幅 簡単な 本論文では、リングコア ファイバーに書き込まれた傾斜ファイバー ブラッグ グレーティング (TFBG) に基づく狭帯域幅の少数モード ファブリ ペロー フィルターを提案し、実験的に実証します。TFBG は、反射ミラーとモード...