1. Brekingsindex van de kern en bekleding
De numerieke apertuur (NA) van een optische vezel wordt bepaald door het verschil in de brekingsindices van de kern en de bekleding. De formule voor de numerieke apertuur is:
Waar n1is de brekingsindex van de kern en n2is de brekingsindex van de bekleding.
Hoe groter het verschil tussen de brekingsindices van de kern en de bekleding, hoe groter de numerieke opening.
2.Materiaalkeuze
De materiaalkeuze voor de kern en de bekleding van de optische vezel heeft een directe invloed op hun brekingsindices. Meestal is de kern van de vezel gemaakt van silicaglas dat is gedoteerd met verschillende elementen (zoals germanium, fosfor, enz.), terwijl de bekleding is gemaakt van puur silicaglas of silicaglas met minder doteermiddelen.
3.Dopingconcentratie
De concentratie doteermiddelen in het kernmateriaal beïnvloedt de brekingsindex ervan. In optische vezels van silica kan het vergroten van de hoeveelheid germanium (Ge) bijvoorbeeld de brekingsindex van de kern verhogen.
4.Temperatuur
Temperatuurveranderingen kunnen de brekingsindex van de vezelmaterialen beïnvloeden. Over het algemeen leidt een temperatuurstijging tot een verlaging van de brekingsindex, en omgekeerd. De numerieke apertuur van de optische vezel wordt echter gewoonlijk ontworpen en vervaardigd met de temperatuurvariaties van de werkomgeving in gedachten om stabiliteit te garanderen.
5.Productieproces
Het productieproces van de optische vezel, inclusief het maken van de voorvorm en het trekproces, beïnvloedt de uniformiteit van de kern en de bekleding, waardoor hun brekingsindices en de numerieke apertuur worden beïnvloed.
6.Vezelstructuur
Het structurele ontwerp van de optische vezel (zoals step-index- en graded-index-profielen) heeft invloed op de numerieke apertuur. De numerieke apertuur van een vezel met stapsindex is gemakkelijker te berekenen, terwijl voor een vezel met trapsindex rekening moet worden gehouden met de gradiënt van de brekingsindexverdeling.
7.Golflengte
De numerieke apertuur kan ook veranderen met de golflengte van het licht, hoewel dit effect meestal klein is. Bij het ontwerp en de toepassing van vezels wordt optimalisatie doorgaans uitgevoerd voor specifieke golflengten (bijvoorbeeld de communicatiegolflengte van 1,55 micrometer).
8.Omgevingsfactoren
Externe omgevingsfactoren zoals mechanische spanning, vochtigheid en chemische corrosie kunnen de brekingsindexverdeling van de vezel beïnvloeden, waardoor indirect de numerieke apertuur wordt beïnvloed. Daarom moeten optische vezels in praktische toepassingen een goed aanpassingsvermogen aan de omgeving hebben.
Door de bovenstaande factoren redelijk te selecteren en te beheersen, is het mogelijk optische vezels met specifieke numerieke openingen te ontwerpen en te vervaardigen om aan de behoeften van verschillende toepassingsscenario's te voldoen.