Числовая апертура оптических волокон

August 14, 2011 by admin Комментировать »

В соответствии с условием полного внутреннего отражения в сердцевине волокна без потерь могут проходить только те лучи, угол распространения которых меньше критического угла полного внутреннего отражения. Отсюда следует, что лучи света с большими углами распространения просто не попадут в волокно. Далее рассмотрим проблему эффективности связи светодиода с оптическим волокном. Предполагается, что волокно обладает полированной плоской поверхностью, расположенной перпендикулярно оптической оси волокна, как показано на рис. 22.6.

Рис. 22.6. Иллюстрация числовой апертуры (NA) оптического волокна. Например, при входной угловой апертуре оптического волокна со стороны воздуха 0air= 11,5° числовая апертура равна 0,2

 

При выполнении условия полного внутреннего отражения внутрь оптического волокна без потерь проходят только лучи света с углами распространения, составляющими входную апертуру световода. Лучи

света с углами распространения, превышающими входную апертуру, выходят в оболочку, где и теряются.

Входная апертура волокна определяется из закона Снеллиуса. Как показано на рис. 22.6 максимальный угол входа лучей в волокно задается выражением

Поскольку показатель преломления воздуха практически равен единице, максимальный угол определяется как

Этот угол задает конус разрешенных углов, показанный на рис. 22.6. Лучи света, попадающие в сердцевину оптического волокна под углами распространения, лежащими внутри конуса, распространяются по волокну без потерь.

Другим способом задания входного конуса является числовая апертура волокна, определяемая как

где условие

где dondj —расстояния от объекта и изображения до линзы соответственно, / — фокусное расстояние линзы.

Максимальные значения апертуры рассматриваемых волокон в воздухе соответственно равны 5,7° и 14,5°. Телесные углы, определяемые данными значениями апертуры, равны 0,031 и 0,20 (для одно- и многомодовых волокон). Поскольку телесный угол полусферы равен 27г, значения мощности излучения, попадающего в волокно, соответственно равны 0,0049 мВт и 0,032 мВт.

Источник:

 Шуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ. под ред. А.Э. Юновича. — 2-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 496 с. – ISBN 978-5-9221-0851-5.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты