Optična vlakna so plastična ali prozorna vlakna, ki se uporabljajo za širjenje svetlobe. Delovno načelo tega je popoln notranji odboj od popolnoma različnih sten. Tako se lahko svetloba prenaša na velike razdalje, ker zadostuje fleksibilnost optičnih vlaken. Torej se to uporablja v mikroskopih, ki so v mikro velikosti, podatki komunikacijo , v finem oblikovanju endoskopov itd optična vlakna kabel vključuje tri plasti, kot so jedro, obloga in plašč. Jedrna plast je zaprta skozi oblogo. Tu je obloga običajno zasnovana s plastiko ali kremenom. Glavna funkcija jedra v optičnem vlaknu je oddajanje optičnega signala, medtem ko obloga usmerja svetlobo v jedru. Ker je optični signal voden skozi vlakno, se imenuje optični valovod. Ta članek obravnava pregled numerične odprtine optičnih vlaken.
Kaj je numerična odprtina optičnih vlaken?
Opredelitev: Merjenje sposobnosti optičnih vlaken za zbiranje svetlobnega žarka v njem je znano kot numerična odprtina. Kratka oblika tega je NA, ki prikazuje učinkovitost svetloba ki se zbere znotraj vlaken, da se razmnoži. Vemo, da se pri širjenju svetlobe skozi optično vlakno med popolnim notranjim odbojem. V vlaknu torej poteka več celotnih notranjih odbojev, ki se prenašajo z enega konca na drugega.
Optični kabel z notranjim odsevom
Ko je svetlobni žarek proizveden iz vira optičnega vlakna, mora biti optično vlakno zelo učinkovito, da v njem dobi največje sevanje. Torej lahko rečemo, da je učinkovitost svetlobe, ki prihaja iz optičnega vlakna, glavni lik, ko odda signal skozi optično vlakno.
Numerična odprtina je povezana s sprejemnim kotom, ker je sprejemni kot največji kot med potovanjem svetlobe skozi vlakno. Zato sta NA in sprejemni kot povezan med seboj.
Numerična odprtina eksperimenta z optičnimi vlakni
Diagram eksperimenta z optičnimi vlakni je prikazan spodaj. Na naslednji sliki je svetlobni žarek, ki se prenaša v optično vlakno, označen z „XA“. Tu je 'ƞ1' lomni količnik jedra in 'ƞ2' obloga.
Naslednja slika prikazuje svetlobni žarek, ki je usmerjen na optično vlakno. Tu svetlobni žarek potuje iz gostejšega v redkejši medij s kotom ‘α’ skozi os vlaken. Kot α se imenuje sprejemni kot v optičnem kablu.
Ta vpadni žarek potuje znotraj optičnega kabla, da se popolnoma odbije skozi vmesnik obloge jedra. Vendar mora biti vpadni kot večji, če ga primerjamo s kritičnim kotom, sicer pa, če je vpadni kot nizek v primerjavi s kritičnim kotom, se žarek lomi, namesto da se odbije.
Na podlagi Snelllovega zakona se lomljeni žarek in vpadni kot oddajata pod istim kotom.
Numerična zaslonka optičnih vlaken
Torej, z uporabo tega zakona na mediju 1 (zrak) in jedru jedra, potem bo enačba
Ƞ sin α = Ƞ1 sin θ
Vrednost ‘θ’ lahko zapišemo iz zgornje slike, kot sledi.
Θ = π / 2- θc
Z nadomestitvijo vrednosti θ v zgornji enačbi
Ƞ sin α = Ƞ1 sin (π / 2- θc)
Ƞ sin α = Ƞ1 * sin (π / 2) - sin (θc)
Iz trigonometrije vemo, da je sin θ = cosθ in sin π / 2 = 1
Ƞ sin α = Ƞ1cos (θc)
sin α = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)
Vemo, da je cos θc = √1-sin2θc
Z uporabo snell-ovega zakona na vmesniku obloge jedra potem lahko pridemo
Ƞ1 sin θc = Ƞ2 sin π / 2
Ƞ1 sin θc = Ƞ2
Tu je vrednost sin π / 2 v skladu s standardnimi vrednostmi trigonometrije enaka '1'
sin θc = Ƞ2 / Ƞ1
Nato v enačbi cos θc nadomestite vrednost sin θc
cos θc = √1- cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
Nato v enačbi sin α nadomestite vrednost cos θc
sin α = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22) / Ƞ
Že smo razpravljali, da medij 1 ni nič drugega kot zrak, zato bo lomni količnik (ƞ) 1. Torej še bolj lahko rečemo
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22)
NA = √ (Ƞ12- Ƞ22)
Zgoraj je izpeljana numerična odprtina formule optičnih vlaken. To je torej formula za NA, kjer je 'ƞ1' lomni količnik za jedro in 'ƞ2' je lomni količnik za oblogo.
Uporabe numerične zaslonke
Vloge NA vključujejo naslednje
- Optična vlakna
- Leča
- Cilj mikroskopa
- Fotografski cilj
Pogosta vprašanja
1). Kaj je numerična odprtina (NA)?
Numerična zaslonka je zmožnost zbiranja svetlobe, sicer pa zmogljivost optičnih vlaken.
2). Kakšna je uporaba numerične zaslonke optičnih vlaken?
V optični vlakni opisuje obseg kotov, v katerih se svetloba na optičnem vlaknu oddaja skupaj z njo.
3). Kakšna je uporaba numerične zaslonke?
NA se v mikroskopiji običajno uporablja za opis sprejemnega stožca
4) Kakšen je sprejemni kot v optičnem kablu?
Največji kot, dosežen skozi svetlobni žarek z osjo vlaken za širjenje svetlobe skozi vlakno po celotnem notranjem odboju, je znan kot sprejemni kot.
5). Kakšna je formula za numerično zaslonko?
Glavna formula za numerično odprtino (NA) je = √ (Ƞ12- Ƞ22)
6). Kako izbrati optično vlakno?
Obstajajo različni parametri, ki jih je treba upoštevati, da izberemo primerno optično vlakno v Ljubljani širjenje signala .
7) .Kakšno je načelo delovanja optičnega kabla?
Načelo delovanja optičnega kabla je popolna notranja refleksija, pri kateri se lahko svetlobni signali oddajajo iz enega položaja v drugega z majhno izgubo energije.
Tu gre torej za to, kar je numerična odprtina v optičnih vlaknih , izpeljava numerične odprtine optičnih vlaken in njene aplikacije Iz zgornjih informacij lahko končno ugotovimo, da je sposobnost zbiranja svetlobe znana kot NA. Torej mora biti vrednost NA visoka, ki jo je mogoče doseči preprosto, ko je razlika med obema indeksoma loma velika. Za to mora biti ƞ1 visoka, sicer ƞ2 mora biti spodaj. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je vrednost NA?
