Optické vlákno je plastové alebo priehľadné vlákno, ktoré sa používa na šírenie svetla. Princípom práce je celkový vnútorný odraz od úplne odlišných stien. Takže svetlo môže byť prenášané na veľké vzdialenosti, pretože flexibilita vláknovej optiky je dostatočná. Toto sa teda používa v mikroskopoch, ktoré sú v mikroskopických údajoch komunikácia , v dizajne jemných endoskopov atď. An optické vlákno kábel obsahuje tri vrstvy ako jadro, plášť a plášť. Jadrová vrstva je obklopená plášťom. Tu je obkladová vrstva obvykle navrhnutá z plastu alebo oxidu kremičitého. Hlavnou funkciou jadra v rámci optického vlákna je prenos optického signálu, zatiaľ čo plášť usmerňuje svetlo v jadre. Pretože optický signál je vedený cez vlákno, potom sa nazýva optický vlnovod. Tento článok pojednáva o prehľade numerickej apertúry optického vlákna.
Aká je numerická apertúra optického vlákna?
Definícia: Meranie schopnosti optického vlákna zhromažďovať v ňom výskyt svetelného lúča je známe ako číselná clona. Krátkou formou je NA, ktorá ilustruje efektívnosť s svetlo ktorý sa zhromažďuje vo vlákne, aby sa rozmnožil. Vieme, že keď sa svetlo šíri cez optické vlákno počas úplného vnútorného odrazu. Takže vo vlákne dochádza k niekoľkým celkovým vnútorným odrazom, ktoré sa prenášajú z jedného konca na druhý.
Kábel z optických vlákien s vnútorným odrazom
Akonáhle je svetelný lúč vyrobený zo zdroja optického vlákna, potom by optické vlákno malo byť veľmi účinné na to, aby doň dostalo maximum emitovaného žiarenia. Dá sa teda povedať, že účinnosť svetla, ktoré vychádza z optického vlákna, je hlavným znakom, ktorý prenáša signál cez optické vlákno.
Numerická clona je spojená s prijímacím uhlom, pretože prijímací uhol je maximálny uhol pri prechode svetla vláknom. Preto sú NA a uhol prijatia navzájom spojené.
Numerická apertúra experimentu s optickými vláknami
Schéma experimentu s optickými vláknami je uvedená nižšie. Na nasledujúcom obrázku je svetelný lúč, ktorý sa prenáša do optického vlákna, označený značkou „XA“. Tu je „ƞ1“ index lomu jadra a „ƞ2“ je obklad.
Nasledujúci obrázok zobrazuje svetelný lúč zameraný na optické vlákno. Svetelný lúč tu prechádza z hustejšieho do vzácnejšieho média s uhlom „α“ cez os vlákna. Uhol „α“ sa v optickom kábli nazýva prijímací uhol.
Tento dopadajúci lúč sa pohybuje vo vláknovom kábli, aby sa úplne odrazil cez rozhranie jadra. Uhol dopadu však musí byť väčší, ak je v kontraste s kritickým uhlom, alebo ak je dopadový uhol v porovnaní s kritickým uhlom malý, lúč sa namiesto lomu odrazí.
Na základe zákona Snella bude lomený lúč a uhol dopadu vysielať v rovnakom uhle.
Numerická apertúra optického vlákna
Aplikáciou tohto zákona na rozhranie médium 1 (vzduch) a jadro teda bude rovnica
Ƞ sin α = Ƞ1 sin θ
Hodnotu „θ“ je možné zapísať z vyššie uvedeného obrázka, ako je uvedené nižšie.
Θ = π / 2- θc
Nahradením hodnoty „θ“ vo vyššie uvedenej rovnici
Ƞ sin α = Ƞ1 sin (π / 2- θc)
Ƞ sin α = Ƞ1 * sin (π / 2) - sin (θc)
Z trigonometrie vieme, že sin θ = cosθ a sin π / 2 = 1
Ƞ sin α = Ƞ1cos (θc)
sin α = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)
Vieme to, cos θc = √1-sin2θc
Aplikáciou Snellovho zákona na rozhranie jadrových plášťov potom môžeme získať
Ƞ1 sin θc = Ƞ2 sin π / 2
Ƞ1 sin θc = Ƞ2
Tu je hodnota sin π / 2 ‘1’ podľa štandardných trigonometrických hodnôt
hriech θc = Ƞ2 / Ƞ1
Potom nahraďte hodnotu sin θc v rovnici cos θc
cos θc = √1 - cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
Potom nahraďte hodnotu cos θc v rovnici sin α
sin α = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22) / Ƞ
Už sme diskutovali, že médium 1 nie je nič iné ako vzduch, takže index lomu (ƞ) bude 1. Takže konkrétnejšie môžeme povedať
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22)
NA = √ (Ƞ12- Ƞ22)
Číselná clona vzorca optického vlákna je odvodená vyššie. Toto je teda vzorec pre NA, kde „ƞ1“ je index lomu jadra & „ƞ2“ je index lomu obkladu.
Aplikácie numerickej apertúry
Aplikácie NA zahŕňajú nasledujúce
- Vláknová optika
- Objektív
- Objektív mikroskopu
- Fotografický cieľ
Časté otázky
1). Aká je numerická clona (NA)?
Numerická clona je schopnosť zhromažďovať svetlo, inak kapacita optického vlákna.
2). Aká je aplikácia numerickej clony optického vlákna?
Vo vláknovej optike popisuje rozsah uhlov, v ktorých sa bude vysielať svetlo vyskytujúce sa na optickom vlákne.
3). Aká je aplikácia numerickej clony?
NA sa všeobecne používa v mikroskopii na opis akceptačného kužeľa
4). Aký je uhol prijatia v optickom kábli?
Maximálny uhol dokončený svetelným lúčom pomocou osi vlákna na šírenie svetla vláknom po celom vnútornom odraze je známy ako uhol prijatia.
5). Aký je vzorec pre číselnú clonu?
Hlavný vzorec pre numerickú clonu (NA) je = √ (Ƞ12- Ƞ22)
6). Ako zvoliť optické vlákno?
Existuje niekoľko parametrov, ktoré by sa mali brať do úvahy pri výbere vhodného optického vlákna šírenie signálu .
7). Aký je princíp práce kábla z optických vlákien?
Princíp činnosti kábla z optických vlákien je úplný vnútorný odraz, pri ktorom môžu byť svetelné signály vysielané z jednej polohy do druhej cez malú stratu energie.
Toto je teda všetko o tom, čo je numerická clona v optickom vlákne , odvodenie numerickej apertúry optického vlákna a jeho aplikácie Z vyššie uvedených informácií nakoniec môžeme konštatovať, že schopnosť zhromažďovania svetla je známa ako NA. Hodnota NA by teda mala byť vysoká, čo sa dá dosiahnuť jednoducho, keď je rozdielnosť medzi dvoma indexmi lomu vysoká. Preto musí byť ƞ1 vysoká, inak ƞ2 nižšie. Tu je otázka, aká je hodnota NA?
