La fibra ottica è una fibra plastica o trasparente utilizzata per propagare la luce. Il principio di funzionamento di questo è la riflessione interna totale da pareti completamente diverse. Quindi la luce può essere trasmessa per lunghe distanze perché la flessibilità delle fibre ottiche è sufficiente. Quindi questo è usato nei microscopi che sono in micro dimensioni, dati comunicazione , nella progettazione di endoscopi fini, ecc. An fibra ottica il cavo include tre strati come nucleo, rivestimento e rivestimento. Uno strato centrale è racchiuso attraverso un rivestimento. Qui lo strato di rivestimento è normalmente progettato con plastica o silice. La funzione principale del nucleo all'interno della fibra ottica è quella di trasmettere un segnale ottico mentre il rivestimento dirige la luce nel nucleo. Poiché il segnale ottico viene guidato attraverso la fibra, viene chiamato guida d'onda ottica. Questo articolo discute una panoramica dell'apertura numerica della fibra ottica.
Qual è l'apertura numerica della fibra ottica?
Definizione: La misurazione della capacità di una fibra ottica di raccogliere il raggio di luce presente in essa è nota come apertura numerica. La forma abbreviata di questo è NA che illustra l'efficienza con la luce che viene raccolto all'interno della fibra per essere propagato. Lo sappiamo quando la luce si propaga attraverso una fibra ottica durante la riflessione interna totale. Così si verificano più riflessioni interne totali all'interno della fibra per trasmettere da un'estremità all'altra.
Cavo in fibra ottica con riflessione interna
Una volta che il raggio di luce è prodotto dalla sorgente di una fibra ottica, la fibra ottica dovrebbe essere molto efficiente per ottenere la massima radiazione emessa in essa. Quindi possiamo dire che l'efficienza di una luce che arriva dalla fibra ottica è il carattere principale una volta che trasmette un segnale attraverso una fibra ottica.
L'apertura numerica è collegata all'angolo di accettazione perché l'angolo di accettazione è l'angolo massimo durante i viaggi della luce attraverso la fibra. Pertanto l'AN e l'angolo di accettazione sono associati tra loro.
Apertura numerica dell'esperimento della fibra ottica
Di seguito è mostrato il diagramma dell'esperimento della fibra ottica. Nell'immagine seguente, un raggio di luce che viene trasmesso in fibra ottica è indicato con 'XA'. Qui 'ƞ1' è l'indice di rifrazione del nucleo e 'ƞ2' è il rivestimento.
L'immagine seguente mostra che il raggio di luce è focalizzato su una fibra ottica. Qui, il raggio di luce viaggia da un mezzo più denso a uno più raro con un angolo 'α' attraverso l'asse della fibra. L'angolo 'α' è chiamato angolo di accettazione nel cavo in fibra ottica.
Questo raggio incidente viaggia all'interno del cavo in fibra per essere riflesso totalmente attraverso l'interfaccia del rivestimento del nucleo. Tuttavia, l'angolo incidente deve essere maggiore se confrontato con l'angolo critico, altrimenti, se l'angolo incidente è basso confrontarlo con l'angolo critico, il raggio viene rifratto anziché riflesso.
In base alla legge di Snell, il raggio rifratto e l'angolo incidente trasmetteranno all'interno dello stesso angolo.
Apertura numerica della fibra ottica
Pertanto, applicando questa legge al mezzo 1 (aria) e all'interfaccia principale, l'equazione sarà
Ƞ sin α = Ƞ1 sin θ
Il valore 'θ' può essere scritto dall'immagine sopra come la seguente.
Θ = π / 2- θc
Sostituendo il valore di 'θ' nell'equazione precedente
Ƞ sin α = Ƞ1 sin (π / 2- θc)
Ƞ sin α = Ƞ1 * sin (π / 2) - sin (θc)
Dalla trigonometria sappiamo che sin θ = cosθ e sin π / 2 = 1
Ƞ sin α = Ƞ1cos (θc)
sin α = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)
Sappiamo che, cos θc = √1-sin2θc
Applicando la legge di Snell all'interfaccia del core-cladding, possiamo ottenere
Ƞ1 sin θc = Ƞ2 sin π / 2
Ƞ1 sin θc = Ƞ2
Qui il valore del sin π / 2 è '1' in base ai valori di trigonometria standard
sin θc = Ƞ2 / Ƞ1
Sostituisci quindi il valore sin θc nell'equazione cos θc
cos θc = √1- cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
Sostituisci quindi il valore cos θc nell'equazione sin α
sin α = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22) / Ƞ
Abbiamo già discusso che il mezzo 1 non è altro che aria, quindi l'indice di rifrazione (ƞ) sarà 1. Quindi più in particolare possiamo dire
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22)
NA = √ (Ƞ12- Ƞ22)
L'apertura numerica della formula della fibra ottica è derivata sopra. Quindi questa è la formula per NA, dove 'ƞ1' è l'indice di rifrazione per il nucleo e 'ƞ2' è l'indice di rifrazione per il rivestimento.
Applicazioni dell'apertura numerica
Le applicazioni di NA includono quanto segue
- Fibra ottica
- Lens
- Obiettivo del microscopio
- Obiettivo fotografico
Domande frequenti
1). Qual è l'apertura numerica (NA)?
L'apertura numerica è la capacità di raccogliere la luce altrimenti una capacità della fibra ottica.
2). Qual è l'applicazione dell'apertura numerica della fibra ottica?
Nelle fibre ottiche, descrive la gamma di angoli in cui la luce viene trasmessa sulla fibra ottica insieme ad essa.
3). Qual è l'applicazione dell'apertura numerica?
NA è generalmente utilizzato in microscopia per descrivere il cono di accettazione
4). Qual è l'angolo di accettazione nel cavo in fibra ottica?
L'angolo massimo completato attraverso il raggio di luce utilizzando l'asse della fibra per propagare la luce attraverso la fibra dopo l'intera riflessione interna è noto come angolo di accettazione.
5). Qual è la formula per l'apertura numerica?
La formula principale per l'apertura numerica (NA) è = √ (Ƞ12- Ƞ22)
6). Come selezionare una fibra ottica?
Ci sono vari parametri che dovrebbero essere presi in considerazione per selezionare la fibra ottica adatta propagazione del segnale .
7). Qual è il principio di funzionamento di un cavo in fibra ottica?
Il principio di funzionamento di un cavo in fibra ottica è la riflessione interna totale dove i segnali luminosi possono essere trasmessi da una posizione all'altra attraverso una piccola perdita di energia.
Quindi, questo è tutto ciò che è un'apertura numerica in fibra ottica , la derivazione dell'apertura numerica della fibra ottica e le sue applicazioni Dalle informazioni di cui sopra, infine, possiamo concludere che la capacità di raccolta della luce è nota come NA. Quindi il valore di NA dovrebbe essere alto che può essere raggiunto semplicemente una volta che la dissomiglianza tra i due indici di rifrazione è alta. Per questo, ƞ1 deve essere alto altrimenti ƞ2 deve essere inferiore. Ecco una domanda per te, qual è il valore di NA?
