光ファイバーの数値開口率計算機

数値開口数 (NA) は、光ファイバーが光を受け入れるまたは放出できる角度の範囲を表す無次元の数値です。これは、ファイバーが光を収集する能力とモード分布の広さに直接影響を与え、ファイバーの帯域幅と信号伝送性能に影響します。

歴史的背景

数値開口数の概念は、レンズの集光能力を記述するために顕微鏡学で生まれました。しかし、光ファイバーへの応用は光ファイバー通信において重要な側面であり、長距離の光信号伝送においてファイバーの効率的な設計と使用を可能にします。

計算式

光ファイバーの数値開口数は、コア (\(n_1\)) とクラッド (\(n_2\)) の屈折率を使用して次のように計算されます。

\[ NA = \sqrt{n_1^2 - n_2^2} \]

計算例

屈折率が 1.48 のコアと屈折率が 1.46 のクラッドを持つ光ファイバーの場合、数値開口数は次のように計算されます。

\[ NA = \sqrt{1.48^2 - 1.46^2} \approx 0.343 \]

重要性と使用例

数値開口数は、電気通信、医療画像、センサーなど、さまざまなアプリケーションで光ファイバーを設計する上で重要です。それは、ファイバーの集光能力と光を効率的に注入または抽出できる角度を決定します。高い NA ファイバーは集光が重要な短距離アプリケーションに適していますが、低い NA ファイバーは信号損失を最小限に抑えた長距離伝送に適しています。

一般的な FAQ

1. 光ファイバーの数値開口数は、どのような情報を示していますか？

   • 光の収集能力と、光をファイバーに受け入れることができる光軸からの最大角度を示します。

2. 数値開口数は、光ファイバー通信にどのように影響しますか？

   • NA が高いと、ファイバーに結合できる光が増え、信号強度が向上する可能性がありますが、分散が大きくなり、長距離での信号品質が低下する可能性があります。

3. 既存のファイバーの数値開口数を変更できますか？

   • NA は、コアとクラッド材料の屈折率によって決定される固定された特性です。ファイバーの物理的特性を変更せずにこれを変更することはできません。

この計算機は、光ファイバーの数値開口数を決定するプロセスを合理化し、この分野の学生、エンジニア、専門家に光ファイバーシステムの設計と分析を容易にします。