El revestimiento de fibras ópticas es una o más capas de materiales de menor índice de refracción en íntimo contacto con un material central de mayor índice de refracción.
El revestimiento hace que la luz quede confinada al núcleo de la fibra mediante una reflexión interna total en el límite entre el núcleo y el revestimiento. [1] La propagación de la luz dentro del revestimiento normalmente se suprime para la mayoría de las fibras. Sin embargo, algunas fibras pueden soportar modos de revestimiento en los que la luz se propaga a través del revestimiento además del núcleo. Dependiendo de 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 hecho de que la transmisión a través de fibras pudiera mejorarse aplicando 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]
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 ligeramente superior al del revestimiento, de modo que la luz que se propaga en el revestimiento se atenúa rápidamente y desaparece después de sólo unos pocos centímetros de propagación . Una excepción a esto es la fibra de doble revestimiento , que está diseñada para soportar un modo en su revestimiento interior, así como otro en su núcleo. [6]
En la producción de fibras de vidrio, inevitablemente habrá irregularidades en la superficie (por ejemplo, poros y grietas) que dispersarán la luz al impactar y reducirán 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 lo que se dispersaría 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 en el 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 normalmente será más resistente, 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 fibras de vidrio tienen un revestimiento que eleva el diámetro exterior total hasta las 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 incidencia de aceptación en la interfaz de la fibra. [5] Lo que dará el ángulo máximo en el que la luz incidente puede entrar al núcleo y mantener la reflexión interna total:
Al combinar ambas ecuaciones, se puede ver en el diagrama anterior cómo es una función de y , dónde está el índice de refracción del núcleo y
es el índice de refracción del revestimiento. [7]
Debido a la transmisión de luz relativamente mayor que ofrecen, los núcleos y revestimientos de fibra óptica suelen estar hechos de gas de sílice altamente purificado. Se pueden agregar ciertas impurezas para impartir diversas propiedades, como aumentar la distancia de transmisión o mejorar la flexibilidad de la fibra. [8] Se ha realizado un trabajo significativo para mejorar estas propiedades en los últimos años.
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 ).
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