光ファイバー中において光の全反射が起こる条件は、伝搬角 θ が臨界角 (全反射角)θc より小さいことである。ここで、図をもとに光ファイバー中を伝搬する光を考える。ここで n1、n2 はそれぞれコアとクラッド層の屈折率である。 臨界角 φc は屈折角 φ2 = 90°(θ2 = 0) になる入射角 φ1 のことである。スネルの法則は

2.1.1

で示されるため、臨界角 φc の補角 θc

2.1.2

で定義される。ここで、∆ は

2.1.3

で定義され、比屈折率差と呼ばれる。通常、比屈折率差 ∆ はパーセント (%) で表され、標準的な光ファイバーでは ∆ = 4 %程度である。光ファイバーでは屈折率差が小さいため臨界角は大きくなる。

chapter2-02

図:臨界角と全反射の概念図。破線は屈折光、実線は入射光と反射光を示す。 φc は臨界角である。