La fibra óptica es una fibra de plástico o transparente que se utiliza para propagar la luz. El principio de funcionamiento de esto es el reflejo interno total de paredes completamente diferentes. De modo que la luz se puede transmitir a largas distancias porque la flexibilidad de la fibra óptica es suficiente. Así que esto se usa en microscopios que son de tamaño micro, datos comunicación , en el diseño de endoscopios finos, etc. fibra óptica El cable incluye tres capas como núcleo, revestimiento y chaqueta. Una capa central se encierra a través de un revestimiento. Aquí la capa de revestimiento normalmente se diseña con plástico o sílice. La función principal del núcleo dentro de la fibra óptica es transmitir una señal óptica mientras que el revestimiento dirige la luz hacia el núcleo. A medida que la señal óptica se guía a lo largo de la fibra, se denomina guía de ondas óptica. Este artículo analiza una descripción general de la apertura numérica de la fibra óptica.
¿Qué es la apertura numérica de la fibra óptica?
Definición: La medición de la capacidad de una fibra óptica para recoger el rayo de luz que se produce en ella se conoce como apertura numérica. La forma abreviada de esto es NA que ilustra la eficiencia con la luz que se recoge dentro de la fibra para propagarse. Sabemos que cuando la luz se propaga a través de una fibra óptica durante la reflexión interna total. Por lo tanto, se producen múltiples reflejos internos totales dentro de la fibra para transmitir de un extremo a otro.
Cable de fibra óptica con reflexión interna
Una vez que el rayo de luz se produce a partir de la fuente de una fibra óptica, la fibra óptica debería ser muy eficiente para obtener la máxima radiación emitida en ella. Entonces podemos decir que la eficiencia de una luz que se obtiene de la fibra óptica es el personaje principal una vez que transmite una señal a través de una fibra óptica.
La apertura numérica está conectada al ángulo de aceptación porque el ángulo de aceptación es el ángulo máximo durante el recorrido de la luz a través de la fibra. Por lo tanto, la NA y el ángulo de aceptación están asociados entre sí.
Apertura numérica del experimento de fibra óptica
El diagrama del experimento de fibra óptica se muestra a continuación. En la siguiente imagen, un rayo de luz que se transmite a la fibra óptica se indica con 'XA'. Aquí 'ƞ1' es el índice de refracción del núcleo y 'ƞ2' es el revestimiento.
La siguiente imagen ilustra que el rayo de luz se enfoca en una fibra óptica. Aquí, el rayo de luz viaja de un medio más denso a otro más raro con un ángulo 'α' a través del eje de la fibra. El ángulo 'α' se denomina ángulo de aceptación en el cable de fibra óptica.
Este rayo incidente viaja dentro del cable de fibra para reflejarse totalmente a través de la interfaz del revestimiento del núcleo. Sin embargo, el ángulo de incidencia debe ser mayor cuando se compara con el ángulo crítico; de lo contrario, si el ángulo de incidencia es bajo en comparación con el ángulo crítico, el rayo se refracta en lugar de reflejarse.
Según la ley de Snell, el rayo refractado y el ángulo de incidencia se transmitirán dentro del mismo ángulo.
Apertura numérica de fibra óptica
Por lo tanto, al aplicar esta ley en el medio 1 (aire) y la interfaz del núcleo, la ecuación será
Ƞ sin α = Ƞ1 sin θ
El valor 'θ' se puede escribir a partir de la imagen anterior como se muestra a continuación.
Θ = π / 2- θc
Sustituyendo el valor de 'θ' en la ecuación anterior
Ƞ sin α = Ƞ1 sin (π / 2- θc)
Ƞ sin α = Ƞ1 * sin (π / 2) - sin (θc)
De la trigonometría, sabemos que sin θ = cosθ y sin π / 2 = 1
Ƞ sin α = Ƞ1cos (θc)
sin α = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)
Sabemos que cos θc = √1-sin2θc
Al aplicar la ley de Snell en la interfaz del revestimiento del núcleo, podemos obtener
Ƞ1 sin θc = Ƞ2 sin π / 2
Ƞ1 sin θc = Ƞ2
Aquí el valor sin π / 2 es '1' según los valores de trigonometría estándar
sin θc = Ƞ2/ Ƞ1
Sustituya el valor sin θc en la ecuación cos θc, luego
cos θc = √1- cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
Sustituya el valor de cos θc en la ecuación sin α, luego
sin α = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
sin α = √( Ƞ12- Ƞ22)/ Ƞ
Ya hemos discutido que el medio 1 no es más que aire, por lo que el índice de refracción (ƞ) será 1. Así que más especialmente podemos decir
pecado α = √ (Ƞ12- Ƞ22)
NA = √ (Ƞ12- Ƞ22)
La apertura numérica de la fórmula de fibra óptica se deriva arriba. Así que esta es la fórmula para NA, donde 'ƞ1' es el índice de refracción para el núcleo y 'ƞ2' es el índice de refracción para el revestimiento.
Aplicaciones de la apertura numérica
Las aplicaciones de NA incluyen las siguientes
- Fibra óptica
- Lente
- Objetivo del microscopio
- Objetivo fotográfico
Preguntas frecuentes
1). ¿Qué es la apertura numérica (NA)?
La apertura numérica es la capacidad de captar luz de otra manera una capacidad de fibra óptica.
2). ¿Cuál es la aplicación de la apertura numérica de la fibra óptica?
En fibra óptica, describe el rango de ángulos donde la luz ocurre en la fibra óptica y se transmitirá junto con ella.
3). ¿Cuál es la aplicación de la apertura numérica?
NA se utiliza generalmente en microscopía para describir el cono de aceptación.
4) ¿Cuál es el ángulo de aceptación en el cable de fibra óptica?
El ángulo máximo completado a través del rayo de luz que usa el eje de la fibra para propagar la luz a través de la fibra después de toda la reflexión interna se conoce como ángulo de aceptación.
5). ¿Cuál es la fórmula de la apertura numérica?
La fórmula principal para la apertura numérica (NA) es = √ (Ƞ12- Ƞ22)
6). ¿Cómo seleccionar una fibra óptica?
Hay varios parámetros que deben tenerse en cuenta para seleccionar la fibra óptica adecuada en propagación de la señal .
7) ¿Cuál es el principio de funcionamiento de un cable de fibra óptica?
El principio de funcionamiento de un cable de fibra óptica es la reflexión interna total donde las señales de luz pueden transmitirse de una posición a otra a través de una pequeña pérdida de energía.
Por lo tanto, se trata de lo que es una apertura numérica en fibra óptica , la derivación de la apertura numérica de la fibra óptica, y sus aplicaciones De la información anterior finalmente, podemos concluir que la capacidad de recolección de luz se conoce como NA. Por lo tanto, el valor de NA debe ser alto, lo que se puede lograr simplemente una vez que la disimilitud entre los dos índices de refracción sea alta. Para ello, ƞ1 debe ser alto; de lo contrario, ƞ2 debe ser inferior. Aquí tienes una pregunta: ¿cuál es el valor de NA?
