Показатель преломления — это единица измерения скорости света в конкретном материале. Скорость света в вакууме намного выше, чем у любой другой среды. Скорость света в вакууме составляет примерно 300 000 километров (186 000 миль) в секунду. Мы можем просто рассчитать показатель преломления среды, разделив скорость света в этой среде до скорости света в вакууме. Показатель преломления вакуума равен 1. Базовое одномодовое волокно, которое используется в телекоммуникационных целях, состоит из оболочки, полностью сделанной из кремнезема с показателем преломления 1,444 при 1500 нм, а также сердцевиной в центр, который изготовлен из легированного диоксида кремния с показателем преломления 1,4475.
Скорость света в среде обратно пропорциональна показателю преломления этого материала, что означает, что чем выше будет показатель преломления, тем ниже будет скорость света. Исходя из этой информации, простое правило большого пальца состоит в том, что одно оптическое волокно, используемое для телекоммуникационных целей, способно двигаться со скоростью 200 000 километров в секунду. Таким образом, телефонный звонок, сделанный по оптоволокну на расстоянии 16 000 км между Сиднеем и Нью-Йорком, означает, что между разговором одного абонента и другим существует минимальная задержка в 80 миллисекунд. Производители прецизионной оптики выбираются из числа лучших производителей оптических линз для изготовления линз на заказ и выбора продукции для призм.
Полное внутреннее отражение:
Когда свет, распространяющийся в оптически плотной среде, падает на границу под крутым углом (который больше критического угла при измерении от границы), свет полностью отражается. Все это явление известно как полное внутреннее отражение. Этот эффект используется в оптическом волокне для ограничения света в сердцевине. Большинство современных оптических волокон имеют слабые направляющие, что означает, что разница в показателях преломления между сердцевиной и оболочкой очень мала (обычно менее 1%).
Свет проходит через сердцевину волокна, а затем отражается назад и затем от границы между оболочкой и сердцевиной. Поскольку свет должен падать на границу под углом, превышающим критический угол, только свет, попадающий в волокно в определенном диапазоне, может проходить через волокно без утечки.
