¿Qué es Fibra de índice escalonado? — Física

Definición 2.13 Física universitaria — primer año · Capítulo 2 — Óptica geométrica: rayos, reflexión, refracción

Una fibra óptica de índice escalonado es un núcleo cilíndrico de vidrio de índice $n_1$ envuelto en un revestimiento de índice $n_2$ ligeramente menor. La luz que entra en el núcleo dentro de un cono de semiángulo $\theta_a$ en torno al eje queda guiada por reflexiones totales sucesivas en la superficie núcleo–revestimiento. La apertura numérica es $\mathrm{NA} = \sin\theta_a$ .

Una fibra de índice escalonado. Un rayo que entra dentro del cono de aceptación de semiángulo _a alcanza el revestimiento con incidencia i ≥ i_c y queda guiado por reflexiones totales; el rayo axial sigue el camino más corto y el rayo guiado más inclinado el más largo — un pulso se ensancha en el tiempo. — Una fibra de índice escalonado. Un rayo que entra dentro del cono de aceptación de semiángulo $\theta_a$ alcanza el revestimiento con incidencia $i \geq i_c$ y queda guiado por reflexiones totales; el rayo axial sigue el camino más corto y el rayo guiado más inclinado el más largo — un pulso se ensancha en el tiempo.

Ejemplos

Ejemplo 2.15 (Las cifras de una fibra de telecomunicaciones)

$n_1 = 1.480$ , $n_2 = 1.465$ : $\mathrm{NA} = \sqrt{2.190 - 2.146} = 0.21$ , $\theta_a = 12^\circ$ ; $i_c = 81.8^\circ$ , de modo que los rayos guiados no se apartan más de $8.2^\circ$ del eje. Ensanchamiento intermodal: $\Delta t/L = (1.48/c)(1.48/1.465 - 1) = 51\,\mathrm{ns}/\mathrm{km}$ . En $2\,\mathrm{km}$ un pulso se ensancha $0.1\,\text{µ}\mathrm{s}$ , lo que limita el caudal binario a unos $5\,\mathrm{Mbit}/\mathrm{s}$ : el problema de fin de semana sigue esta limitación hasta su remedio, la fibra monomodo.

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