Apertura num茅rica de fibra 贸ptica

<p>Definici贸n: La apertura num茅rica es la medida de la capacidad de una fibra 贸ptica para recoger o confinar el rayo de luz incidente en su interior. Es una de las propiedades m谩s b谩sicas de la fibra 贸ptica.

La apertura num茅rica se abrevia como N / A y muestra la eficiencia con la que la luz se recoge dentro de la fibra para propagarse.

Sabemos que la luz a trav茅s de una fibra 贸ptica se propaga a trav茅s de reflexi贸n interna total. O podemos decir que se realizan m煤ltiples TIR dentro de la fibra 贸ptica para que el rayo de luz se transmita de un extremo a otro a trav茅s de una fibra 贸ptica.

B谩sicamente, cuando la luz se emite desde una fuente 贸ptica, la fibra debe ser muy eficiente para recoger la m谩xima radiaci贸n emitida en su interior.

Por lo tanto, podemos decir que la eficiencia de captaci贸n de luz de una fibra 贸ptica es la caracter铆stica clave al transmitir una se帽al a trav茅s de una fibra 贸ptica.

NA est谩 relacionado con 谩ngulo de aceptaci贸n. Como 谩ngulo de aceptaci贸n es aquel 谩ngulo m谩ximo por el que entra la luz en la fibra. Por lo tanto, el 谩ngulo de aceptaci贸n y la apertura num茅rica est谩n relacionados entre s铆.

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Propagaci贸n a trav茅s de fibra 贸ptica

Como ya hemos comentado, la luz a trav茅s de una fibra 贸ptica se propaga mediante varias reflexiones internas totales continuas.

Como sabemos, una fibra 贸ptica se compone de un n煤cleo que se compone de una forma muy pura de s铆lice de vidrio y est谩 rodeado por un revestimiento de vidrio. Entonces, la luz se propaga dentro de la fibra al realizar reflexiones continuas desde el revestimiento.

Pero la condici贸n de reflexi贸n interna total para la propagaci贸n del rayo de luz entra en acci贸n solo cuando la mayor parte de la luz se recoge dentro de la fibra. Entonces, ahora comprendamos la apertura num茅rica de la fibra 贸ptica en detalle.

Derivaci贸n de Apertura Num茅rica de Fibra 脫ptica

Considere un rayo de luz XA, que incide dentro de la fibra 贸ptica. El 铆ndice de refracci贸n del n煤cleo es 茷1 y el del revestimiento es 茷2.

La siguiente figura muestra una fibra 贸ptica dentro de la cual se enfoca un rayo de luz.

propagaci贸n a trav茅s de fibra 贸ptica

Entonces, el rayo XA se lanza desde un medio m谩s denso hacia un medio m谩s raro formando un 谩ngulo 伪 con el eje de la fibra. Este 谩ngulo 伪 se conoce como 谩ngulo de aceptaci贸n de la fibra.

Este rayo incidente se propaga dentro de la fibra y se refleja completamente en la interfaz n煤cleo-revestimiento.

Pero para esto, el 谩ngulo del incidente debe ser m谩s en comparaci贸n con el 谩ngulo cr铆tico. De lo contrario, si el 谩ngulo incidente es menor que el 谩ngulo cr铆tico, en lugar de reflejarse, el rayo se refracta.

Seg煤n la ley de Snell, el rayo incidente y el refractado se propagan en el mismo plano. Por lo tanto, al aplicar la ley de Snell en el medio 1 (generalmente aire) y la interfaz del n煤cleo. Luego

eq1

De la figura anterior, podemos escribir

eq2

Al poner el valor de 胃 de la ecuaci贸n anterior en la ecuaci贸n 1, obtenemos,eq3

ya que sabemoseq4

Aplicando la ley de Snell en la interfase n煤cleo-revestimiento, obtenemoseq5

Sustituyendo el valor anterior en la ecuaci贸n 4eq6

Sustituyendo el valor anterior en la ecuaci贸n 3, obtenemoseq7

Como ya hemos comentado, el medio 1 es aire, por lo que el 铆ndice de refracci贸n, es decir, 茷 ser谩 1.

As铆 que m谩s espec铆ficamente podemos decireq8

Esta es la expresi贸n de la apertura num茅rica de una fibra 贸ptica, que tiene 茷1 como 铆ndice de refracci贸n del n煤cleo y 茷2 como 铆ndice de refracci贸n del revestimiento.

Entonces podemos concluir que como la apertura num茅rica muestra la capacidad de recolecci贸n de luz de la fibra, su valor debe ser alto. Cuanto mayor sea el valor de NA, mejor ser谩 la fibra 贸ptica.

Sin embargo, el mayor valor de NA se lograr谩 solo cuando la diferencia entre los dos 铆ndices de refracci贸n sea alta y, para esto, 茷1 debe ser alto o 茷2 debe ser bajo.

Pero no existe tal material que tenga un 铆ndice de refracci贸n inferior a 1. Por lo tanto, existe la opci贸n de que si eliminamos el revestimiento presente sobre el n煤cleo, se puede lograr una NA mayor.

Mientras que, para la propagaci贸n de la se帽al 贸ptica, el 煤nico motivo no es tener un rango de aceptaci贸n alto sino tambi茅n propagar la se帽al aceptada con una atenuaci贸n m铆nima.

Esto es as铆 porque una fibra 贸ptica que tiene la mayor eficiencia de captaci贸n de luz pero que no permite que la luz se propague correctamente a trav茅s de ella, no sirve para nada.

Por lo tanto, se deben tener en cuenta varios par谩metros para seleccionar la fibra 贸ptica adecuada para la propagaci贸n de la se帽al.

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