光纖數值孔徑

光纖數值孔徑是多模光纖的重要參數，它表征光纖端面接收光的能力，其取值的大小要兼顧光纖接收光的能力和對模式色散的影響。在光學中，數值孔徑是表示光學透鏡性能的參數之一。用放大鏡把太陽光匯聚起來，能點燃紙張就是一個典型例子。若平行光線照射在透鏡上，並經過透鏡聚焦於焦點處時，假設從焦點到透鏡邊緣的仰角為θ，則取其正弦值，稱之為該透鏡的數值孔徑。

基本介紹

• 中文名：光纖數值孔徑
• 表達式：NA = nsinα
• 性質：表示光學透鏡性能
• 特點：不同的光纖的數值孔徑不同

定義及相關概念

入射到光纖端面的光並不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度範圍內的入射光才可以。這個角度α的正弦值就稱為光纖的數值孔徑（NA = sinα），多模光纖NA的範圍一般在0.18－0.23之間，所以一般有sinα = α，即光纖數值孔徑NA = α。有時，為了便於表達式簡便，數值孔徑也有如下表達式：NA = nsinα，n為介質折射率。不同廠家生產的光纖的數值孔徑不同。

光纖的數值孔徑的影響因素及適宜範圍

光纖的數值孔徑大小與纖芯折射率，及纖芯－包層相對摺射率差有關。從物理上看，光纖的數值孔徑表示光纖接收入射光的能力。NA越大，則光纖接收光的能力也越強。從增加進入光纖的光功率的觀點來看，NA越大越好，因為光纖的數值孔徑大些對於光纖的對接是有利的。但是NA太大時，光纖的模畸變加大，會影響光纖的頻寬。因此，在光纖通信系統中，對光纖的數值孔徑有一定的要求。通常為了最有效地把光射入到光纖中去，應採用其數值孔徑與光纖數值孔徑相同的透鏡進行集光。

數值孔徑是多模光纖的重要參數，它表征光纖端面接收光的能力，其取值的大小要兼顧光纖接收光的能力和對模式色散的影響。CCITT 建議多模光纖的數值孔逕取值範圍為0.18～0.23，其對應的光纖端面接收角θc=10°～13°。

數值孔徑的計算

如果取NA = nsinα的表達式，則可以得到，數值孔徑表達式NA=根號下（n1^2-n2^2），其中n1表示纖芯折射率，n2表示包層折射率，是在階躍光纖的條件下推導出來的，即認為纖芯區域的折射率是均勻的。但多模光纖目前大多為漸變光纖，其纖芯區域中的折射率是漸變的。所以對應於的數值孔徑叫做最大理論數值孔徑NAt，而在實際中卻最常使用強度有效數值孔徑NAe ，它們兩者的關係為NAt=1.05NAe

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