Paritian

Physique

Calculatrice d'ouverture numérique de fibre optique

Ouverture numérique, angle d'acceptance, nombre V et coupure monomode d'une fibre optique à saut d'indice, à partir des indices du cœur et de la gaine.

Résultats

Ouverture numérique 0,1203
Demi-angle d'acceptance 6,91 °
Fréquence normalisée (nombre V) 2,366
Monomode au-dessus de cette longueur d'onde 1289 nm
Régime de modes Monomode à cette longueur d'onde
Nombre approximatif de modes (grand V) 3

Ce que fait cet outil

La lumière reste dans une fibre par réflexion totale interne, et seuls les rayons qui entrent dans un certain cône y sont piégés ; le sinus du demi-angle de ce cône est l'ouverture numérique. Les deux verres diffèrent étonnamment peu : dans la fibre télécom standard, l'indice du cœur n'est supérieur que d'environ 0,35 % à celui de la gaine, ce qui donne une ouverture proche de 0,12 et un demi-angle d'acceptance d'environ 7°. Le nombre V décide combien de chemins, ou modes, la lumière peut suivre : en dessous de 2,405 un seul survit, c'est pourquoi la même fibre de 8 µm est monomode à 1310 et 1550 nm mais pas en lumière visible. Les formules valent pour une fibre à saut d'indice ; une multimode à gradient d'indice transporte environ moitié moins de modes.

Formule

NA = √(n₁² − n₂²) · θ = asin(NA ÷ n₀) · V = π d NA ÷ λ

Variables

SymboleSignificationUnité
n1Indice de réfraction du cœur—
n2Indice de réfraction de la gaine—
dcDiamètre du cœurµm
lamLongueur d'ondenm
n0Indice du milieu d'où vient la lumière (air = 1)—
NAOuverture numérique—
THDemi-angle d'acceptance°
VFréquence normalisée (nombre V)—
LCMonomode au-dessus de cette longueur d'ondenm
MORégime de modes—
NMNombre approximatif de modes (grand V)—

Exemple résolu

  • Indice de réfraction du cœur1,4504
  • Indice de réfraction de la gaine1,4454
  • Diamètre du cœur8,2 µm
  • Longueur d'onde1310 nm
  • Indice du milieu d'où vient la lumière (air = 1)1
  • Ouverture numérique0,1203
  • Demi-angle d'acceptance6,91 °
  • Fréquence normalisée (nombre V)2,366
  • Monomode au-dessus de cette longueur d'onde1289 nm
  • Régime de modesMonomode à cette longueur d'onde
  • Nombre approximatif de modes (grand V)3

Limites

  • La formule suppose des conditions idéales : pas de frottement, pas de résistance de l'air et pas de pertes de rendement sauf si vous les saisissez.
  • Les rendements et consommations varient d'un produit à l'autre. Prenez les valeurs sur la fiche technique du produit réellement utilisé.