Sợi quang là một sợi nhựa hoặc sợi trong suốt được sử dụng để truyền ánh sáng. Nguyên lý hoạt động của điều này là tổng phản xạ bên trong từ các bức tường hoàn toàn khác nhau. Vì vậy, ánh sáng có thể được truyền trong một khoảng cách xa vì độ mềm dẻo của sợi quang là đủ. Vì vậy, điều này được sử dụng trong kính hiển vi có kích thước siêu nhỏ, dữ liệu giao tiếp , trong thiết kế ống nội soi tốt, v.v. An cáp quang cáp bao gồm ba lớp như lõi, lớp bọc và áo khoác. Một lớp lõi được bao bọc thông qua một lớp bọc. Ở đây lớp ốp thường được thiết kế bằng nhựa hoặc silica. Chức năng chính của lõi bên trong sợi quang là truyền tín hiệu quang học trong khi lớp bọc hướng ánh sáng trong lõi. Khi tín hiệu quang được dẫn xuyên suốt sợi quang, thì nó được gọi là ống dẫn sóng quang. Bài viết này thảo luận tổng quan về khẩu độ số của sợi quang.
Khẩu độ số của cáp quang là gì?
Định nghĩa: Phép đo khả năng thu thập tia sáng xuất hiện trong sợi quang được gọi là khẩu độ số. Dạng ngắn gọn của điều này là NA minh họa hiệu quả với ánh sáng được thu thập trong sợi để nhân giống. Chúng ta biết rằng khi ánh sáng truyền qua một sợi quang trong quá trình phản xạ toàn phần bên trong. Vì vậy, tổng số phản xạ nội bộ diễn ra trong sợi quang để truyền từ đầu này sang đầu khác.
Cáp quang có phản xạ bên trong
Một khi tia sáng được tạo ra từ nguồn của một sợi quang, thì sợi quang sẽ rất hiệu quả để thu được bức xạ phát ra tối đa trong nó. Vì vậy, chúng ta có thể nói rằng hiệu suất của ánh sáng nhận được từ sợi quang là nhân vật chính khi truyền tín hiệu trong một sợi quang.
Khẩu độ số được kết nối với góc chấp nhận vì góc chấp nhận là góc lớn nhất trong quá trình ánh sáng truyền qua sợi quang. Do đó NA & góc chấp nhận được liên kết với nhau.
Khẩu độ số của thử nghiệm cáp quang
Sơ đồ thí nghiệm sợi quang được trình bày dưới đây. Trong hình ảnh sau đây, một tia sáng được truyền vào sợi quang được ký hiệu là 'XA'. Ở đây ‘ƞ1’ là chiết suất của lõi và ‘ƞ2’ là lớp phủ.
Hình ảnh sau đây minh họa tia sáng được hội tụ trên một sợi quang học. Tại đây, tia sáng truyền từ môi trường đặc hơn đến hiếm hơn với góc ‘α’ qua trục sợi quang. Góc ‘α’ được gọi là góc chấp nhận trong cáp quang.
Tia tới này truyền trong cáp quang để được phản xạ toàn bộ qua giao diện của lớp bọc lõi. Tuy nhiên, góc tới phải lớn hơn khi tương phản với góc tới hạn, nếu không, nếu góc tới thấp hơn so với góc tới hạn, thì tia khúc xạ thay vì phản xạ.
Dựa trên định luật Snell, tia khúc xạ & góc tới sẽ truyền trong cùng một góc.
Khẩu độ số của sợi quang
Do đó, bằng cách áp dụng định luật này ở môi trường 1 (không khí) & giao diện lõi, thì phương trình sẽ
Ƞ sin α = Ƞ1 sin θ
Giá trị ‘θ’ có thể được viết từ hình trên như sau.
Θ = π / 2- θc
Bằng cách thay thế giá trị của ‘θ’ trong phương trình trên
Ƞ sin α = Ƞ1 sin (π / 2- θc)
Ƞ sin α = Ƞ1 * sin (π / 2) - sin (θc)
Từ lượng giác, chúng ta biết rằng sin θ = cosθ và sin π / 2 = 1
Ƞ sin α = Ƞ1cos (θc)
sin α = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)
Chúng ta biết rằng, cos θc = √1-sin2θc
Bằng cách áp dụng luật lén lút tại giao diện của lớp bọc lõi, chúng ta có thể
Ƞ1 sin θc = Ƞ2 sin π / 2
Ƞ1 sin θc = Ƞ2
Ở đây giá trị sin π / 2 là ‘1’ theo các giá trị lượng giác tiêu chuẩn
sin θc = Ƞ2 / Ƞ1
Thay giá trị sin θc vào phương trình cos θc, sau đó
cos θc = √1- cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
Thay giá trị cos θc vào phương trình sin α, sau đó
sin α = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22) / Ƞ
Chúng ta đã thảo luận rằng môi trường 1 không là gì ngoài không khí, vì vậy chiết suất (ƞ) sẽ là 1. Vì vậy, đặc biệt hơn chúng ta có thể nói
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22)
NA = √ (Ƞ12- Ƞ22)
Khẩu độ số của công thức sợi quang được suy ra ở trên. Vì vậy, đây là công thức cho NA, trong đó ‘ƞ1’ là chiết suất cho lõi &‘ ƞ2 ’là chiết suất cho lớp phủ.
Các ứng dụng của khẩu độ số
Các ứng dụng của NA bao gồm những điều sau
- Sợi quang
- Ống kính
- Vật kính hiển vi
- Mục tiêu chụp ảnh
Câu hỏi thường gặp
1). Khẩu độ số (NA) là gì?
Khẩu độ số là khả năng thu thập ánh sáng nếu không phải là dung lượng sợi quang học.
2). Ứng dụng của khẩu độ số của sợi quang là gì?
Trong sợi quang, nó mô tả phạm vi góc mà ánh sáng xuất hiện trên sợi quang sẽ được phát đi cùng với nó.
3). Ứng dụng của khẩu độ số là gì?
NA thường được sử dụng trong kính hiển vi để mô tả hình nón chấp nhận
4). Góc chấp nhận trong cáp quang là gì?
Góc tối đa hoàn thành qua tia sáng sử dụng trục sợi quang để truyền ánh sáng qua sợi quang sau khi phản xạ toàn bộ bên trong được gọi là góc chấp nhận.
5). Công thức cho khẩu độ số là gì?
Công thức chính cho khẩu độ số (NA) là = √ (Ƞ12- Ƞ22)
6). Làm thế nào để chọn một sợi quang?
Có nhiều thông số khác nhau cần được xem xét để chọn sợi quang phù hợp trong truyền tín hiệu .
7) Nguyên lý hoạt động của cáp quang là gì?
Nguyên lý hoạt động của cáp quang là phản xạ toàn phần bên trong, nơi các tín hiệu ánh sáng có thể được truyền đi từ vị trí này đến vị trí khác thông qua một tổn thất năng lượng nhỏ.
Vì vậy, đây là tất cả về những gì một khẩu độ số trong sợi quang , suy ra khẩu độ số của sợi quang, và các ứng dụng của nó Từ thông tin trên, chúng ta có thể kết luận rằng khả năng thu ánh sáng được gọi là NA. Vì vậy, giá trị của NA phải cao, có thể đạt được một cách đơn giản khi sự khác biệt giữa hai chiết suất cao. Đối với điều này, ƞ1 phải cao nếu không ƞ2 phải thấp hơn. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, giá trị của NA là gì?
