Revestimiento (fibra óptica)
El revestimiento de fibras ópticas es una o más capas de materiales de menor índice de refracción , en contacto íntimo con un material central de mayor índice de refracción. El revestimiento hace que la luz se limite al núcleo de la fibra por reflexión interna total en el límite entre los dos. [1] La propagación de la luz dentro del revestimiento generalmente se suprime para 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 admitidos, se denominan fibras multimodo y fibras monomodo . [2]La mejora de la transmisión a través de las fibras mediante la aplicación de un revestimiento fue descubierta en 1953 por el científico holandés Bram van Heel . [3]
El científico holandés Bram van Heel descubrió en 1953 que la transmisión a través de fibras podía mejorarse mediante la aplicación de un revestimiento , 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]
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 que lo rodea , que es aire o el recubrimiento de polímero primario. [5] Estos modos generalmente no son deseados. Las fibras modernas tienen una cubierta de polímero primario con un índice de refracción ligeramente superior al del revestimiento, de modo que la luz que se propaga en el revestimiento se atenúa rápidamente y desaparece después de unos pocos centímetros de propagación . Una excepción a esto es la fibra de doble revestimiento., que está diseñado para soportar un modo en su revestimiento interior, así como uno en su núcleo. [6]
En la producción de fibras de vidrio, inevitablemente habrá irregularidades en la superficie (p. ej., 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 provocada por estas irregularidades superficiales. Esto se debe a que la luz se dispersa menos en la interfaz vidrio/vidrio que en la interfaz vidrio/aire para una fibra sin revestimiento. [2]Los dos factores principales que permiten esto son el menor cambio en el índice de refracción observado entre dos superficies de vidrio, así como las irregularidades de la superficie del revestimiento que no interfieren con los haces 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 suele ser 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] Con la mayoría de las fibras de vidrio tienen un revestimiento que eleva el diámetro exterior total a 125 micras . [7]
La apertura numérica de una fibra óptica multimodo es función de los índices de refracción del revestimiento y del núcleo:
La apertura numérica permite el cálculo del ángulo de aceptación de incidencia en la interfaz de fibra. [5] Lo que dará el ángulo máximo en el que la luz incidente puede ingresar al núcleo y mantener la reflexión interna total:
