Простыми словами, почему свет отражается от края стекла, а не проходит сквозь него?
Полное внутреннее отражение (ПВО) — это фундаментальный физический принцип, который позволяет свету проходить по оптическим волокнам, не выходя наружу.
1. Принцип полного внутреннего отражения
Проще говоря, свет «отскакивает» из-за разницы в показателе преломления между двумя материалами. Оптическое волокно состоит из сердцевины (где проходит свет) и оболочки (внешний слой).
Для возникновения ПВО должны выполняться два условия:
- Разница в плотности: Свет должен проходить из среды с более высоким показателем преломления (стеклянная сердцевина) в среду с более низким показателем преломления (оболочка).
- Критический угол: Свет должен падать на границу под малым углом (называемым «углом падения»). Если этот угол больше определенного «критического угла», свет не может пройти через границу и на 100% отражается обратно в сердцевину.
2. Применение в технологии OFSCN®
В компании Beijing Dacheng Yongheng Technology Co., Ltd. (OFSCN) мы используем этот принцип для производства высокопроизводительных сенсорных волокон. Точно контролируя показатель преломления сердцевины и оболочки, мы обеспечиваем минимальные потери сигнала на больших расстояниях.
Этот принцип также позволяет работать оптическому брэгговскому волокну (FBG). В то время как ПВО удерживает свет внутри волокна, структура FBG создает периодическое изменение показателя преломления внутри сердцевины, позволяя отражать определенные длины волн для измерения температуры или деформации.
Например, наши высокотемпературные волокна используют специальные покрытия, сохраняя свойства ПВО для кварцевой сердцевины:
- Оптическое волокно OFSCN® с полиимидной оболочкой 200°C
- OFSCN® Оптическое волокно малого диаметра 300°C
Иллюстрация стандартного продукта:
Если у вас есть дополнительные вопросы о том, как этот принцип применяется к оптоволоконным датчикам, не стесняйтесь спрашивать.