1. Indice de réfraction du noyau et de la gaine
L'ouverture numérique (NA) d'une fibre optique est déterminée par la différence entre les indices de réfraction du cœur et de la gaine. La formule de l'ouverture numérique est la suivante :
Où n1est l'indice de réfraction du noyau et n2est l'indice de réfraction du revêtement.
Plus la différence entre les indices de réfraction du cœur et de la gaine est grande, plus l’ouverture numérique est grande.
2.Sélection des matériaux
Le choix des matériaux pour le cœur et la gaine de la fibre optique a un impact direct sur leurs indices de réfraction. En général, le cœur de la fibre est en verre de silice dopé avec divers éléments (tels que le germanium, le phosphore, etc.), tandis que la gaine est en verre de silice pur ou en verre de silice avec moins de dopants.
3.Concentration de dopage
La concentration de dopants dans le matériau du cœur affecte son indice de réfraction. Par exemple, dans les fibres optiques en silice, l'augmentation de la quantité de germanium (Ge) peut augmenter l'indice de réfraction du cœur.
4.Température
Les variations de température peuvent affecter l'indice de réfraction des matériaux de la fibre. En général, une augmentation de la température entraîne une diminution de l'indice de réfraction, et inversement. Cependant, l'ouverture numérique de la fibre optique est généralement conçue et fabriquée en tenant compte des variations de température de l'environnement de fonctionnement afin de garantir la stabilité.
5.Processus de fabrication
Le processus de fabrication de la fibre optique, y compris la création de la préforme et le processus d'étirage, affecte l'uniformité du cœur et de la gaine, influençant ainsi leurs indices de réfraction et l'ouverture numérique.
6.Structure des fibres
La conception structurelle de la fibre optique (comme les profils à saut d'indice et à gradient d'indice) a un impact sur l'ouverture numérique. L'ouverture numérique d'une fibre à saut d'indice est plus facile à calculer, tandis qu'une fibre à gradient d'indice nécessite de prendre en compte le gradient de la distribution de l'indice de réfraction.
7.Longueur d'onde
L'ouverture numérique peut également changer avec la longueur d'onde de la lumière, bien que cet effet soit généralement faible. Dans la conception et l'application des fibres, l'optimisation est généralement effectuée pour des longueurs d'onde spécifiques (par exemple, la longueur d'onde de communication de 1,55 micromètre).
8.Facteurs environnementaux
Les facteurs environnementaux externes tels que les contraintes mécaniques, l'humidité et la corrosion chimique peuvent affecter la distribution de l'indice de réfraction de la fibre, influençant indirectement l'ouverture numérique. Par conséquent, dans les applications pratiques, les fibres optiques doivent avoir une bonne adaptabilité environnementale.
En sélectionnant et en contrôlant raisonnablement les facteurs ci-dessus, il est possible de concevoir et de fabriquer des fibres optiques avec des ouvertures numériques spécifiques pour répondre aux besoins de différents scénarios d'application.