Hispanopedia Wiki
El revestimiento de las fibras ópticas es una o más capas de materiales de índice de refracción más bajo en contacto íntimo con un material de núcleo de índice de refracción más alto.
El revestimiento hace que la luz se confine al núcleo de la fibra mediante la reflexión interna total en el límite entre el núcleo y el revestimiento. [1] La propagación de la luz dentro del revestimiento suele suprimirse en la mayoría de las fibras. Sin embargo, algunas fibras pueden admitir modos de revestimiento en los que la luz se propaga a través del revestimiento y del núcleo. Según la cantidad de modos que admitan, se las denomina fibras multimodo y fibras monomodo . [2] En 1953, el científico holandés Bram van Heel descubrió la mejora de la transmisión a través de las fibras mediante la aplicación de un revestimiento . [3]
Historia
El hecho de que la transmisión a través de fibras pudiera mejorarse mediante la aplicación de un revestimiento fue descubierto en 1953 por van Heel, quien lo utilizó para demostrar la transmisión de imágenes a través de un haz de fibras ópticas. [4] Los primeros materiales de revestimiento incluían aceites , ceras y polímeros . Lawrence E. Curtiss, de la Universidad de Michigan , desarrolló el primer revestimiento de vidrio en 1956, insertando una varilla de vidrio en un tubo de vidrio con un índice de refracción más bajo, fusionando los dos y dibujando la estructura compuesta en una fibra óptica. [4]
Modos
Un modo de revestimiento es un modo que se limita al revestimiento de una fibra óptica en virtud del hecho de que el revestimiento tiene un índice de refracción más alto que el medio circundante , que es aire o la capa de polímero primario. [5] Estos modos generalmente no son deseados. Las fibras modernas tienen una capa de polímero primario con un índice de refracción que es ligeramente más alto que el del revestimiento, de modo que la luz que se propaga en el revestimiento se atenúa rápidamente y desaparece después de solo unos pocos centímetros de propagación . Una excepción a esto es la fibra de doble revestimiento , que está diseñada para admitir un modo en su revestimiento interno, así como uno en su núcleo. [6]
Ventajas
En la producción de fibras de vidrio, inevitablemente habrá irregularidades en la superficie (por ejemplo, poros y grietas) que dispersarán la luz cuando se golpeen y disminuirán la distancia total de recorrido de la luz. La inclusión de un revestimiento de vidrio reduce en gran medida la atenuación causada por estas irregularidades en la superficie. Esto se debe a que la luz se dispersa menos en la interfaz vidrio/vidrio de lo que se dispersaría en la interfaz vidrio/aire para una fibra sin revestimiento. [2] Los dos factores principales que permiten esto son el cambio más pequeño en el índice de refracción observado entre dos superficies de vidrio, así como las irregularidades de la superficie en el revestimiento que no interfieren con los rayos de luz. La inclusión de un revestimiento de vidrio también es una mejora con respecto a la simple aplicación de un revestimiento de polímero, ya que el vidrio generalmente será más fuerte, más homogéneo y más limpio. Además, la inclusión de una capa de revestimiento también permite el uso de núcleos de fibra de vidrio más pequeños. [4] La mayoría de las fibras de vidrio tienen un revestimiento que aumenta el diámetro exterior total a 125 micrones . [7]
Efecto sobre la apertura numérica
La apertura numérica de una fibra óptica multimodo es función de los índices de refracción del revestimiento y del núcleo:
Diagrama que muestra cómo se refracta la luz en la interfaz entre el núcleo y el revestimiento. El ángulo de refracción depende de la diferencia en el índice de refracción, n, del núcleo y el revestimiento.
La apertura numérica permite calcular el ángulo de incidencia de aceptación en la interfaz de la fibra. [5] Lo que dará el ángulo máximo en el que la luz de incidencia puede ingresar al núcleo y mantener la reflexión interna total:
Combinando ambas ecuaciones se puede ver en el diagrama anterior cómo es una función de y , donde es el índice de refracción del núcleo y
es el índice de refracción del revestimiento. [7]
Acontecimientos recientes
Debido a la transmisión relativamente mayor de la luz que ofrecen, los núcleos y revestimientos de fibra óptica suelen estar hechos de gas de sílice altamente purificado. Se pueden añadir ciertas impurezas para impartir diversas propiedades, como aumentar la distancia de transmisión o mejorar la flexibilidad de la fibra. [8] En los últimos años se ha trabajado mucho para mejorar estas propiedades.
Referencias
Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C. Administración de Servicios Generales . Archivado desde el original el 22 de enero de 2022. (en apoyo de MIL-STD-188 ).
- ^ "Fibras ópticas". labman.phys.utk.edu . Consultado el 26 de mayo de 2023 .
- ^ ab Zlatanov, Nikola (marzo de 2017). "Introducción a la teoría de la fibra óptica". doi :10.13140/RG.2.2.29183.20641.
{{cite journal}}: Requiere citar revista|journal=( ayuda ) - ^ "Fibra 101" (PDF) . Archivado (PDF) del original el 26 de noviembre de 2019.
- ^ abc Hecht, Jeff (2004). Ciudad de luz: la historia de la fibra óptica. Oxford: Oxford University Press. pp. 55–70. ISBN 978-0-19-802676-1.OCLC 60543677 .
- ^ ab Crisp, John (2005). Introducción a la fibra óptica. Barry J. Elliott. Ámsterdam: Newnes. ISBN 978-0-7506-6756-2.OCLC 162130345 .
- ^ Ghatak, Ajoy; Thyagarajan, K. (1998), "Introducción: La revolución de la fibra óptica", Introducción a la fibra óptica , Cambridge: Cambridge University Press, págs. 1–8, doi :10.1017/cbo9781139174770.002, ISBN 9781139174770, consultado el 27 de noviembre de 2021
- ^ ab "La referencia de la FOA para la fibra óptica - Fibra óptica". www.thefoa.org . Consultado el 10 de abril de 2016 .
- ^ Bass, Michael (2010). Manual de óptica. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-163314-7.OCLC 904221758 .