ForHosting KIT · 開発者向けツール

単一モード光ファイバーのカットオフ波長計算

この計算ツールは、理想的な弱導波ステップインデックス光ファイバーが基本導波モードだけを支えるようになる波長の下限を求めます。コア半径をメートル単位で、無次元の開口数を入力してください。規格化周波数の境界 Vc = 2.405 を用い、カットオフ波長をメートル、マイクロメートル、ナノメートルで返します。光ファイバーの選定、教材の演習、仕様確認、完全な数値モード解析を必要としない初期設計の概算に利用できます。

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カットオフ波長とファイバーの V 値を関連付けます

ステップインデックス光ファイバーは、コアの屈折率がクラッドよりわずかに高いため光を閉じ込めます。規格化周波数、すなわち V 値は、導波モードを決めるコア半径 a、開口数 NA、真空中の波長 lambda を V = 2 pi a NA / lambda で結びます。波長が長くなるほど V は小さくなります。基本 LP01 モードには下側のカットオフがありませんが、弱導波近似では次のモード群が V = 2.405 付近から現れます。この境界を代入すると lambda_c = 2 pi a NA / 2.405 です。lambda_c より長い波長では V が 2.405 未満となり、理想モデルでは基本空間モードだけが導波されます。短い側では高次モードも許されますが、実際の励起は入射条件、曲げ、長さ、欠陥にも左右されます。本ツールは個々のモード損失ではなく、一般的な設計境界を計算します。

半径と開口数を正しい単位で入力してください

コア直径ではなくコア半径をメートルで入力してください。直径 8.2 マイクロメートルなら、半径は 4.1 マイクロメートル、つまり 4.1e-6 メートルです。直径を入力すると結果が 2 倍になります。開口数は無次元で、通常は仕様書に直接記載されています。0.14 は 14 パーセントや 14 ではなく 0.14 としてください。計算処理は有限の正値だけを受け付け、開口数を 1 以下に制限します。応答には正規化した入力と、メートル、マイクロメートル、ナノメートルによる同一のカットオフ値が含まれます。固定値 2.405 と有効数字 12 桁の正規化により、再現可能な JSON を生成します。単位は自動判定しないため、ほかの単位の半径は呼び出し前にメートルへ換算してください。

境界の意味とモデルの限界を確認してください

結果は、円形で弱導波のステップインデックス光ファイバーに対する標準的な理論カットオフです。この値より長い波長では、理想導波路は基本空間モードだけを支えます。ちょうど境界上は数学的なしきい値なので、実設計では丸めた値と同じ波長を選ばず余裕を設けてください。メーカーのケーブルカットオフやファイバーカットオフは、規定された長さと曲げ条件で測定されるため異なる場合があります。高次モードの漏れ、曲げ、完全には急峻でない屈折率分布、製造公差が半径と NA に影響するためです。また、高屈折率差導波路、非円形コア、フォトニック結晶ファイバー、グレーデッドインデックスファイバー、少数モード機器ではベクトルモード解析が必要です。初期設計、教育、妥当性確認に用い、重要な用途ではメーカー仕様と測定規格を確認してください。ブラウザー計算は無料で、成功した API 項目は $0.002 です。

活用例

通信用ファイバー設計の確認

提案されたコア半径と開口数で、カットオフが使用波長より短くなるかを推定します。

仕様書の値の検証

単純な V 値予測とメーカーのカットオフ仕様を比較し、大きな差を調べます。

光学演習の作成

規格化周波数、モードカットオフ、単一モード動作について再現可能な解答を作成します。

よくある質問

どの式を使用しますか？

V = 2 pi a NA / lambda を標準的な LP11 境界 Vc = 2.405 と等置し、lambda_c = 2 pi a NA / 2.405 を求めます。

コア半径と直径のどちらを入力しますか？

コア半径をメートルで入力してください。記載された直径を 2 で割り、その半径をメートルに換算します。

結果より長い側と短い側のどちらが単一モードですか？

理想的な弱導波ステップインデックスモデルでは、カットオフより長い波長で基本空間モードだけが導波されます。

メーカーのカットオフ値と異なるのはなぜですか？

実測値は長さ、曲げ、入射条件、屈折率分布、試験定義に依存します。本計算は理想的な V 値による推定です。

API 計算の料金はいくらですか？

正常に処理された API 項目の基本料金は $0.002 です。ブラウザー計算は無料です。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/optics/single-mode-cutoff-wavelength

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/optics/single-mode-cutoff-wavelength \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"core_radius_m":0.0000041,"numerical_aperture":0.14}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/optics/single-mode-cutoff-wavelength", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "core_radius_m": 0.0000041,
    "numerical_aperture": 0.14
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/optics/single-mode-cutoff-wavelength",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "core_radius_m": 0.0000041,
    "numerical_aperture": 0.14
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/optics/single-mode-cutoff-wavelength", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"core_radius_m":0.0000041,"numerical_aperture":0.14}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"core_radius_m":0.0000041,"numerical_aperture":0.14}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/optics/single-mode-cutoff-wavelength", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "core_radius_m": 0.0000041,
  "numerical_aperture": 0.14
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "optics.single_mode_cutoff_wavelength",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

KITの完全なドキュメントを見る →