Известно, что для двух сред с показателями преломления и , если лучи исходят из среды 1, то они будут полностью отражаться, если угол их падения больше критического угла ( ).
Итак, чем выше разница между двумя показателями преломления, тем выше будет вероятность полного внутреннего отражения от лучей, идущих с разных направлений (поскольку критический угол будет меньше).
Однако в Википедии говорится (об оптических волокнах со ступенчатым индексом):
Значение обычно составляет от 1,44 до 1,46, а обычно составляет от 0,001 до 0,02.
Такое значение Значит это находится между 0,00144 и 0,0288.
Почему этот выбор? Почему бы не выбрать ?
Разница между двумя значениями показателя преломления определяет диапазон углов, под которыми может происходить полное внутреннее отражение, и, следовательно, числовую апертуру (диапазон углов, которые могут распространяться внутри волокна) волокна.
Если вы сделаете разницу большой, вы получите волокно с высокой числовой апертурой, которое иногда используется для таких вещей, как ретрансляция светодиодного света от источника туда, где он необходим. Однако по мере увеличения числовой апертуры число V волокна увеличивается, а это означает, что для того, чтобы оставаться одномодовым, диаметр сердцевины должен быть все меньше и меньше. Если вам нужно многомодовое волокно, это нормально, и волокна MM обычно имеют очень высокую числовую апертуру, поэтому их можно использовать для передачи таких вещей, как светодиодный свет.
Однако для лазеров это обычно плохо. Поскольку каждая мода в волокне движется с разной скоростью, если вы попытаетесь использовать MM-волокно для связи, вы обнаружите, что ваша максимальная длина волокна очень мала, прежде чем ваши сигналы будут зашифрованы. В качестве альтернативы, вы можете сделать сердечник очень маленьким, чтобы сохранить низкое число V, но теперь вы концентрируете свою энергию в очень маленькой области, а это означает, что нелинейные эффекты, такие как фазовая самомодуляция, сильно увеличиваются, что снова ограничивает ваши возможности . отправить сигнал по волокну до того, как оно будет разрушено из-за нелинейности.
Для оптоволокна большой дальности с высокой скоростью передачи данных вам действительно нужна самая низкая числовая апертура, которую вы можете получить, что будет означать очень большую сердцевину и очень низкую нелинейность, но при этом оставаться одномодовым. Такие волокна можно использовать для передачи сигналов под водой. Проблема в том, что их нельзя так резко согнуть (из-за очень ограниченного диапазона углов) и в необходимости очень точного изготовления, чтобы обеспечить такую маленькую (но постоянную) разницу в показателе преломления. На практике типичные одномодовые волокна имеют числовую апертуру около 0,1, в то время как волокна с очень низкой нелинейностью могут быть 0,06 или ниже (и, следовательно, диаметр поля моды составляет десятки микрон), хотя они намного дороже. С другой стороны, у вас есть толстые пластиковые кабели, используемые для таких вещей, как TOSLINK, где расстояние составляет несколько метров, поэтому вы не можете
Тони Стюарт EE75