Апертура волоконного световода. Апертура - это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, попадающего в торец волоконного световода, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения 3 . Учитывая, что в световоде границей раздела сред сердцевина - оболочка являются прозрачные стёкла, возможно, не только отражение оптического луча, но и проникновение его в оболочку.
Для предотвращения перехода энергии в оболочку и излучения в окружающее пространство необходимо соблюдать условие полного внутреннего отражения и апертуру. Известно, что при переходе из среды с большей плотностью в среду с меньшей плотностью, то есть при n1 n2, волна при определённом угле падения полностью отражается и не переходит в другую среду.
Угол падения начиная с которого вся энергия отражается от границы раздела сред, при wp в, называется углом полного внутреннего отражения , 1.1.1 где m и e - соответственно магнитная и диэлектрическая проницаемости сердечника m1,e1 и оболочки m2,e2 .При wp преломлённый луч проходит вдоль границы раздела сердцевина - оболочка и не излучается в окружающее пространство. При wp в энергия, поступившая в сердечник, полностью отражается и распространяется по световоду.
Чем больше угол падения волны, wp в в пределах от в до 90 градусов, тем лучше условия распространения и тем быстрее волна придёт к приёмному концу. В этом случае вся энергия концентрируется в сердечнике световода и практически не излучается в окружающую среду. При падении луча под углом, меньшим угла полного отражения, wp в, энергия проникает в оболочку, излучается во внешнее пространство и передача по световоду неэффективна. Режим полного внутреннего отражения предопределяет условие подачи света на входной торец волоконного световода.
Световод пропускает лишь свет, заключённый в пределах телесного угла а, величина которого обусловлена углом полного внутреннего отражения в. Этот телесный угол а характеризуется числовой апертурой NA sin а n12 - n22 1 2, 1.1.2 Между углами полного внутреннего отражения в и апертурным углом падения луча а имеется взаимосвязь. Чем больше угол в, тем меньше апертура волокна а. Следует стремится к тому, чтобы угол падения луча на границу сердечник - оболочка wp был больше угла полного внутреннего отражения в и находился в пределах от в до 90 градусов, а угол ввода луча в торец световода w укладывался и апертурный угол а w а. В действующих технических условиях NA 0,2. 1.2