Fiber Optics: 内視鏡から電話まで
全反射の応用として、光ファイバーが広く使われています。 通信分野では、電話、インターネット、ケーブルテレビなどの信号伝送に使われています。 光ファイバーは、プラスチックやガラスの繊維に光を通します。 ファイバーは細いので、入射した光は臨界角以上の角度で内面に入射し、全反射する可能性が高い（（図））。 ファイバーの外側の屈折率は、内側よりも小さくなければならない。 実際、ほとんどのファイバーは、内部での全反射によってより多くの光がファイバーに導かれるように、屈折率を変化させています。
ファイバーの束を使って、（図）のようにレンズを使わずに画像を伝送することができます。 内視鏡は、自然の開口部や小さな切り口から体の内部を探るために使用されます。
光ファイバーは、外科手術の技術や体内の観察に革命をもたらし、医療診断や治療にも利用されています。
内視鏡に取り付けられた切削工具を使って、膝や肩の関節鏡手術などを行うことができます。 また、腸のポリープをレーザーで切断して外から観察するなど、サンプルを採取することもできます。 光ファイバーの束は柔軟性があるため、腸、心臓、血管、関節など、小さくて届きにくい部位でも、医師が操作できる。 大動脈のプラークを焼き切るために強力なレーザービームを送信したり、化学療法薬を活性化させるために光を照射したりすることは、一般的になりつつある。
光ファイバは、束になった光ファイバの周囲を、コアよりも屈折率の低いクラッド材で覆っています（図）。
束ねられた光ファイバは、コアよりも屈折率の低いクラッド材で囲まれています（図）。 クラッドがなければ、接触しているファイバー間の屈折率は同じなので、光は通ります。 クラッドには光が入らない（コアに戻る内部全反射がある）ため、接触しているクラッドファイバー間では光が伝わらない。 その代わり、光はファイバーの長さに沿って伝播し、信号の損失を最小限に抑え、相手側で高品質の画像が形成されるようにします。
ファイバーの束の端に取り付けることができる特別な小さなレンズが設計・製造されています。
繊維の束の端に取り付けられる特別な小さなレンズが設計・製造されています。 場合によっては、そのスポットをスキャンすることで、体内のある部位を高画質で撮影することができる。 ファイバーバンドルの先端に挿入された特殊な微小光学フィルターは、表面から数十ミクロン下にある臓器の内部を、表面を切らずに撮影することができる。
別の用途としては、電話やインターネットの通信に信号を伝送するための光ファイバーが挙げられます。 光通信を可能にするために、海底や地下に大規模な光ファイバーケーブルが敷設されています。 光ファイバーを使った通信システムは、電気（銅）を使った通信システムに比べて、特に長距離ではいくつかの利点があります。 光ファイバーは非常に透明度が高く、光が増幅を必要とするほど暗くなる前に何キロも進むことができます。 このような光ファイバの特性を「低損失」と呼ぶ。 レーザーは、1本の導線上の電気信号よりもはるかに多くの会話を1本のファイバーで可能にする特性を持った光を発する。 この特性を「広帯域」といいます。 1本の光ファイバ内の光信号は、隣接する他の光ファイバに好ましくない影響を与えない。 このような光ファイバの特性をクロストークの低減といいます。
後の章では、レーザー光のユニークな特性についてご紹介します。