Numerická clona optického vlákna a jeho odvození

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Optické vlákno je plastové nebo průhledné vlákno, které se používá k šíření světla. Principem je totální vnitřní odraz od zcela odlišných stěn. Takže světlo může být přenášeno na dlouhé vzdálenosti, protože flexibilita vláknové optiky je dostatečná. Toto se tedy používá v mikroskopech, které jsou v mikro velikosti, data sdělení , v designu jemných endoskopů atd. An optické vlákno kabel obsahuje tři vrstvy jako jádro, opláštění a plášť. Vrstva jádra je uzavřena obložením. Zde je obkladová vrstva obvykle navržena z plastu nebo oxidu křemičitého. Hlavní funkcí jádra v optickém vláknu je přenášet optický signál, zatímco plášť řídí světlo v jádru. Protože optický signál je veden vláknem, nazývá se optický vlnovod. Tento článek pojednává o přehledu numerické apertury optického vlákna.

Co je numerická clona optického vlákna?

Definice: Měření schopnosti optického vlákna shromažďovat v něm světelný paprsek výskytu je známé jako numerická clona. Krátkou formou je NA, která ilustruje účinnost s světlo který se shromažďuje uvnitř vlákna, aby se rozšířil. Víme, že když se světlo šíří optickým vláknem během úplného vnitřního odrazu. Ve vlákně tedy probíhá několik celkových vnitřních odrazů, které se přenášejí z jednoho konce na druhý.




Kabel z optických vláken s vnitřním odrazem

Kabel z optických vláken s vnitřním odrazem

Jakmile je světelný paprsek vyroben ze zdroje optického vlákna, pak by optické vlákno mělo být velmi účinné, aby v něm dostalo maximum emitovaného záření. Můžeme tedy říci, že účinnost světla, které se dostává z optického vlákna, je hlavní postavou, jakmile přenáší signál optickým vláknem.



Numerická clona je spojena s přijímacím úhlem, protože přijímací úhel je maximální úhel během pohybu světla vláknem. Proto je úhel NA a přijetí vzájemně spojen.

Numerická apertura experimentu s optickými vlákny

Schéma experimentu s optickými vlákny je uvedeno níže. Na následujícím obrázku je světelný paprsek, který je přenášen do optických vláken, označen jako „XA“. Zde je „ƞ1“ index lomu jádra a „ƞ2“ je plášť.

Následující obrázek ukazuje, že paprsek světla je zaměřen na optické vlákno. Zde světelný paprsek prochází z hustšího do vzácnějšího média s úhlem „α“ skrz osu vlákna. Úhel „α“ se v optickém kabelu nazývá úhel přijetí.


Tento dopadající paprsek se pohybuje uvnitř vláknového kabelu, aby se úplně odrazil přes rozhraní jádrového pláště. Úhel dopadu však musí být větší, když je v kontrastu s kritickým úhlem, nebo je-li úhel dopadu nízký ve srovnání s kritickým úhlem, paprsek se místo lomu odrazí.
Na základě zákona Snella bude lomený paprsek a úhel dopadu přenášet ve stejném úhlu.

Numerická clona optického vlákna

Numerická clona optického vlákna

Aplikováním tohoto zákona na rozhraní střední 1 (vzduch) a jádro tedy bude rovnice

Ƞ sin α = Ƞ1 sin θ

Hodnotu „θ“ lze zapsat z obrázku nahoře následujícím způsobem.

Θ = π / 2- θc

Dosazením hodnoty „θ“ do výše uvedené rovnice

Ƞ sin α = Ƞ1 sin (π / 2- θc)

Ƞ sin α = Ƞ1 * sin (π / 2) - sin (θc)

Z trigonometrie víme, že sin θ = cosθ a sin π / 2 = 1

Ƞ sin α = Ƞ1cos (θc)

sin α = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)

Víme to, cos θc = √1-sin2θc

Použitím Snellova zákona na rozhraní jádrového pláště pak můžeme získat

Ƞ1 sin θc = Ƞ2 sin π / 2

Ƞ1 sin θc = Ƞ2

Zde je hodnota sin π / 2 „1“ podle standardních hodnot trigonometrie

sin θc = Ƞ2 / Ƞ1

Nahraďte tedy hodnotu sin θc v rovnici cos θc

cos θc = √1 - cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2

Nahraďte tedy hodnotu cos θc v rovnici sin α

sin α = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2

sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22) / Ƞ

Již jsme diskutovali, že médium 1 není nic jiného než vzduch, takže index lomu (ƞ) bude 1. Takže konkrétněji můžeme říci

sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22)

NA = √ (Ƞ12- Ƞ22)

Číselná clona vzorce optického vlákna je odvozena výše. Toto je vzorec pro NA, kde „ƞ1“ je index lomu jádra & „ƞ2“ je index lomu pláště.

Aplikace numerické apertury

Mezi aplikace NA patří následující

  • Optická vlákna
  • Objektiv
  • Cíl mikroskopu
  • Fotografický cíl

Časté dotazy

1). Co je numerická clona (NA)?

Numerická clona je schopnost shromažďovat světlo, jinak kapacita optického vlákna.

2). Jaké je použití numerické clony optického vlákna?

Ve vláknové optice popisuje rozsah úhlů, kde se bude šířit světlo vyskytující se na vláknové optice.

3). Jaké je použití numerické clony?

NA se obecně používá v mikroskopii k popisu akceptačního kuželu

4) .Jaký je úhel přijetí optického kabelu?

Maximální úhel dokončený světelným paprskem pomocí osy vlákna k šíření světla vláknem po celém vnitřním odrazu je známý jako úhel přijetí.

5). Jaký je vzorec pro číselnou clonu?

Hlavní vzorec pro numerickou clonu (NA) je = √ (Ƞ12- Ƞ22)

6). Jak vybrat optické vlákno?

Při výběru vhodného optického vlákna je třeba vzít v úvahu různé parametry šíření signálu .

7) .Jaký je pracovní princip kabelu z optických vláken?

Principem fungování kabelu z optických vláken je celkový vnitřní odraz, kdy lze světelné signály vysílat z jedné polohy do druhé prostřednictvím malé ztráty energie.

Jedná se tedy o to, co je numerická clona v optickém vlákně , odvození numerické apertury optického vlákna a její aplikace Z výše uvedených informací nakonec můžeme usoudit, že schopnost sbírat světlo je známá jako NA. Hodnota NA by tedy měla být vysoká, čehož lze dosáhnout jednoduše, jakmile je rozdílnost mezi dvěma indexy lomu vysoká. K tomu musí být ƞ1 vysoká, jinak ƞ2 níže. Zde je otázka, jaká je hodnota NA?