インデックスマッチング材料

光学において、屈折率整合材料とは、別の物体（レンズ、材料、光ファイバーなど）の屈折率に近い 屈折率を持つ物質（通常は液体、セメント（接着剤）、またはゲル）のことです。

同じ屈折率を持つ 2 つの物質が接触すると、光は反射も屈折もせずに一方から他方へ伝わります。そのため、科学、工学、芸術のさまざまな目的で使用されています。

例えば、家庭でよく行われる実験では、ガラス棒をミネラルスピリットなどの屈折率が一致する透明液体に浸すことで、ガラス棒がほとんど見えなくなります。^[1]

光学顕微鏡において、オイル浸漬は顕微鏡の解像度を高めるために使用される技術です。これは、対物レンズと標本の両方を高屈折率の透明なオイルに浸すことで実現され、それによって対物レンズの開口数が増加します。

浸漬油は、顕微鏡で使用するために必要な特定の光学特性と粘度特性を持つ透明な油です。使用される典型的な油の屈折率は約1.515です。^[2]油浸対物レンズは、この目的のために特別に設計された対物レンズです。油の屈折率は通常、顕微鏡のレンズガラスとカバーガラスの屈折率と一致するように選択されます。

詳細については、メイン記事「油浸」を参照してください。顕微鏡によっては、油以外の屈折率マッチング材料を使用するものもあります。「水浸対物レンズ」および「固浸レンズ」を参照してください。

光ファイバーおよび電気通信では、屈折率整合材を一対の嵌合コネクタまたは機械的なスプライスと組み合わせて使用​​して、導波モードで反射される信号(リターン ロスと呼ばれる) を減らすことができます (光ファイバー コネクタを参照)。屈折率整合材を使用しない場合、ファイバーと空気のインターフェイスまたは屈折率のその他の大きな不一致がない限り、ファイバーの滑らかな端面でフレネル反射が発生します。これらの反射は、-14  dB (つまり、入射信号の光パワーより 14 dB 低い) にも達することがあります。反射信号が送信端に戻るとき、再び反射されて、直接信号より 28 dB 低いファイバー損失の 2 倍を加えたレベルで受信端に戻ることがあります。反射信号は、ファイバーによって生じる遅延時間の 2 倍だけ遅延されます。直接信号に重ねられた 2 度反射された遅延信号は、アナログベースバンド 強度変調ビデオ信号を著しく劣化させる可能性があります。逆に、デジタル伝送の場合、反射信号は、ビットエラー率がかなり大きい限界的な場合を除き、デジタル光受信機の決定ポイントで見られる検出信号に実質的な影響を与えないことが多いです。ただし、分布帰還型レーザーを採用しているような特定のデジタル送信機は、後方反射の影響を受け、サイドモード抑制比などの仕様から外れ、システムのビットエラー率が低下する可能性があるため、DFB レーザー向けのネットワーク標準では、送信機がインデックスマッチングなしでも仕様内に収まるように、後方反射許容値 (-10 dB など) を指定する場合があります。この後方反射許容値は、光アイソレーターを使用するか、結合効率を下げることによって実現できます。

一部のアプリケーションでは、標準研磨コネクタ (FC/PC など) の代わりに、角度研磨コネクタ (FC/APC など) を使用できます。これにより、非垂直研磨角度によって、ファイバーと空気のインターフェースの場合でも、ガイド モードに発射される反射信号の比率が大幅に減少します。

屈折率マッチングは、液体-液体および液体-固体（多相流）実験システムでこれらのシステムで発生する歪みを最小限に抑えるために使用されます。 ^[3]これは、光学的にアクセスできないインターフェイスが多数あるシステムでは特に重要です。屈折率を一致させることで、インターフェイスで発生する反射、屈折、回折、回転が最小限に抑えられ、光学測定ではアクセスできない領域にアクセスできるようになります。これは、レーザー誘起蛍光、粒子画像速度測定、粒子追跡速度測定などの高度な光学測定では特に重要です。

彫刻がいくつかの破片に分かれた場合、美術保存家はパラロイドB-72やエポキシなどの接着剤を使用して破片を再接着することがあります。彫刻が透明または半透明の素材（ガラスなど）で作られている場合、接着剤の屈折率が周囲の物体の屈折率と一致していれば、破片を接着する継ぎ目は通常、はるかに目立ちません。したがって、美術保存家は物体の屈折率を測定してから、屈折率が一致する接着剤を使用する場合があります。同様に、透明または半透明の物体の損失（欠落部分）は、屈折率が一致する材料を使用して埋められることがよくあります。^[4]

ウォラストン プリズムやニコル プリズムなどの特定の光学部品は、互いに直接接着された複数の透明な部品で構成されています。接着剤は通常、部品の屈折率と一致しています。歴史的には、この用途にはカナダ バルサムが使用されていましたが、現在ではエポキシやその他の合成接着剤を 使用するのが一般的です。

•  この記事には、連邦規格 1037Cのパブリック ドメイン マテリアルが組み込まれています。一般調達局。2022 年 1 月 22 日にオリジナルからアーカイブされました。