Числовая апертура

Одной из главных характеристик оптического волновода является его числовая апертура – геометрический параметр световода, определяющий размер конуса ввода в лучей световод или, иначе говоря, степень открытости световода для направляемого на его вход света. Числовой апертурой ОцД называется максимальный угол, под которым световой луч можно ввести в световод. Чем больше числовая апертура, тем шире конус ввода и, тем больше может быть угол, под которым свет вводится в световод и, соответственно, тем больше света от источника попадет в световод. Связь угла распространения света в волокне с числовой апертурой показана на рис. 9.6. Все лучи, входящие из воздуха (показатель преломления около 1) в сердцевину световода (показатель преломления 1,48), сначала преломляются на границе воздуха и сердцевины, а лотом отражаются либо от границы сердцевины с оболочкой (сплошная линия), либо от границы оболочки (пунктирная линия) и идут вдоль оси волокна.
Числовая апертура зависит от диаметра сердцевины и показателей преломления материалов сердцевины и оболочки. С целью повышения эффективности распространения света в волокне числовая апертура делается настолько маленькой, насколько это возможно. В многомодовом волокне это требует существенного ограничения размеров сердцевины. Если диаметр сердцевины будет большим, то свет может войти в волокно и под углами, которые превышают критический угол полного внутреннего отражения на границе с оболочкой, что породит новые моды распространения высших порядков.
Эти моды, одна из которых показана штрих-пунктирной линией на рис. 9,6, преломляются в оболочку и отражаются от ее внешних границ, в результате чего происходит потеря световой энергии. С другой стороны, существует немало аргументов и в пользу того, чтобы не делать диаметр волокна слишком маленьким. Во-первых, внутренняя механическая упругость волокна с уменьшенным в два-три раза диаметром может быть недостаточной. Во-вторых, отрезки волокна большего диаметра легче соединять друг с другом и с оборудованием. Стоимость стекла, являющегося основным материалом волокна, невелика, поэтому затраты на производство волокна большего диаметра были бы незначительны. Однако, необходимость устранения мод высших порядков является более важным фактором и диктует малые размеры волокна.

Кабельное телевидение

© 2009-2010