Faserquerschnitt
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Faserparameter
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Vordefinierte Fasern
Physik Optischer Fasern
Signaldämpfung über Entfernung
Digitale Signalübertragung
Modusanalyse
Optische Faserprinzipien Verstehen
Optische Fasern sind dünne, transparente Fasern, die Lichtsignale über große Entfernungen mit minimalem Verlust übertragen. Sie bestehen aus einem zentralen Kern mit höherem Brechungsindex, umgeben von einem Mantel mit niedrigerem Brechungsindex.
Numerische Apertur (NA)
Die numerische Apertur ist eine dimensionslose Größe, die den Bereich von Winkeln charakterisiert, über die die Faser Licht akzeptieren oder emittieren kann. Sie wird als NA = √(n₁² - n₂²) berechnet.
Akzeptanzwinkel
Der Akzeptanzwinkel θₐ ist der maximale Winkel, unter dem Licht in die Faser eintreten kann und noch totale interne Reflexion erfährt. Er ist mit θₐ = arcsin(NA) verknüpft.
Totale Interne Reflexion in Fasern
Totale interne Reflexion tritt an der Kern-Mantel-Grenzfläche auf, wenn Licht die Grenze unter einem Winkel trifft, der größer als der kritische Winkel θ꜀ = arcsin(n₂/n₁) ist.
Single-Mode vs Multimode-Fasern
Die Anzahl der Modi, die eine Faser unterstützen kann, hängt von ihrem Kerndurchmesser und der Wellenlänge des Lichts ab. Single-Mode-Fasern haben kleine Kerne (typischerweise 9 μm) und unterstützen nur einen Modus.
Signaldämpfung
Während Licht durch die Faser reist, nimmt seine Intensität durch Absorption und Streuung ab. Die Dämpfung folgt einem exponentiellen Gesetz: P(z) = P₀ × e^(-αz).
Anwendungen
Optische Fasern revolutionierten die Telekommunikation durch die Ermöglichung der Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung über kontinentale Entfernungen.