光纤数值孔径的意义及决定因素?
入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度α的正弦值就称为光纤的数值孔径。
光纤数值孔径NA是光纤一个重要指标之一,NA值越大,则光纤临界入射角越大,则光纤端面接受光或发射光角度越大,光纤的集光能力越强,也就越便于光纤同光纤连接或同光源耦合。
光纤的原理:
外界光入射角θ小于光纤临界入射角θ0时,入射光线才能在光纤中以全反射的形式向前传播,从光纤一端传至光纤另一端;当外界光入射角θ大于θ0入射进光纤时,这一入射光沿光纤轴向前传输的距离很短,并从光纤皮层透射出来,无法达到传输的效果。
因此,在光纤通信系统中,对光纤的数值孔径有一定的要求。通常为了最有效地把光射入到光纤中去,应采用其数值孔径与光纤数值孔径相同的透镜进行集光。
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入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度α的正弦值就称为光纤的数值孔径(NA = sinα),多模光纤NA的范围一般在0.18-0.23之间,所以一般有sinα = α,即光纤数值孔径NA = α。数值孔径也有如下表达式:NA = nsinα,n为介质折射率。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。
影响因素
光纤的数值孔径大小与纤芯折射率,及纤芯-包层相对折射率差有关。从物理上看,光纤的数值孔径表示光纤接收入射光的能力。NA越大,则光纤接收光的能力也越强。从增加进入光纤的光功率的观点来看,NA越大越好,因为光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。
光纤的模畸变加大,会影响光纤的带宽。因此,在光纤通信系统中,对光纤的数值孔径有一定的要求。通常为了最有效地把光射入到光纤中去,应采用其数值孔径与光纤数值孔径相同的透镜进行集光。
数值孔径是多模光纤的重要参数,它表征光纤端面接收光的能力,其取值的大小要兼顾光纤接收光的能力和对模式色散的影响。CCITT 建议多模光纤的数值孔径取值范围为0.18~0.23,其对应的光纤端面接收角θc=10°~13°。