Základné princípy optických vlákien a káblov

Prenos optických vlákien je založený na princípe úplného vnútorného odrazu, ku ktorému dochádza, keď svetlo narazí na rozhranie medzi dvoma rôznymi médiami. V kroku -index optického vlákna-, kde n1 predstavuje index lomu média jadra a n2 predstavuje index lomu média plášťa, pričom n1 > n2 -nastáva celkový vnútorný odraz, keď svetlo vstupujúce do jadra dopadá na rozhranie plášťa a jadra pod uhlom dopadu väčším ako je kritický uhol (θc). Za týchto podmienok z jadra neuniká žiadna svetelná energia a dopadajúce svetlo sa môže šíriť dopredu cez rozhranie prostredníctvom nespočetných celkových vnútorných odrazov.

Keď je však optické vlákno ohnuté, kolmica na rozhranie posunie smer, čo má za následok menšie uhly dopadu. V dôsledku toho uhol dopadu časti svetelných lúčov klesne pod θc, čo im bráni podstúpiť úplný vnútorný odraz. Avšak tie lúče s pôvodne väčšími uhlami dopadu môžu stále podliehať úplnému vnútornému odrazu; teda priepustnosť svetla pretrváva, aj keď je vlákno ohnuté, hoci toto ohýbanie má za následok stratu energie. Typicky, keď polomer ohybu presiahne 50 až 100 milimetrov, výsledná strata je zanedbateľná. Naopak, nepatrné ohyby môžu spôsobiť vážnu „stratu mikroohybov“.

Teória elektromagnetických vĺn sa často používa na ďalšie skúmanie mechanizmov prenosu optických vlákien, konkrétne riešením vlnových rovníc, ktoré podliehajú okrajovým podmienkam média vlnovodu optického vlákna. Svetlo šíriace sa v optickom vlákne obsahuje množstvo "módov", z ktorých každý predstavuje špecifické rozloženie elektromagnetického poľa a zodpovedá konkrétnemu svetelnému lúču, ako je opísané v geometrickej optike. Špecifické riadené režimy prítomné v optickom vlákne závisia od normalizovanej frekvencie vlákna (V-číslo).
V tomto kontexte NA označuje numerickú apertúru, parameter súvisiaci s indexmi lomu jadra a média plášťa; *a* predstavuje polomer jadra vlákna; a λ predstavuje vlnovú dĺžku prechádzajúceho svetla. Keď je optické vlákno ohnuté, dochádza k spájaniu vidov; časť energie sa presunie z riadených režimov do režimov žiarenia, čím unikne z jadra a stratí sa.
Výkonnostné charakteristiky: Medzi primárne parametre charakterizujúce optické vlákno patrí útlm, šírka pásma a iné.