Erhalten optische Fasern die Winkel des einfallenden Lichts?

Ich lese mich über Glasfasern ein und habe eines noch nicht verstanden:

  • Bewahrt eine optische Faser die Winkel des einfallenden Lichts?

Wenn wir zum Beispiel zwei LEDs vor einer optischen Faser (innerhalb ihres Aufnahmekegels) zum Leuchten bringen und das andere Ende der Faser vor ein Papier halten, würden wir zwei separate Lichtpunkte auf dem Papier sehen (weil die Winkel der einfallendes Licht blieben erhalten) oder nur eins (weil die Winkel durcheinander gebracht wurden...)?

(Eine andere Art, diese Frage zu stellen: Was würde ich sehen, wenn ich in das Ende einer optischen Faser schauen würde – würde ich sehen, was sich vor (innerhalb des Akzeptanzkegels) des anderen Endes der Faser befindet, oder nur einen verschwommenen Punkt? - Ignorieren Ich bräuchte extrem gutes Sehvermögen etc...)

Bei Singlemode-Fasern ist die Antwort klar: Sie würden nur einen verschwommenen Punkt sehen.

Antworten (4)

Nun, du musst vorsichtig sein. Wie Sie bemerkt haben, gibt es einen Akzeptanzkegelwinkel. Betrachten Sie nun einen idealisierten Fall, in dem die Faser perfekt gerade und perfekt zylindrisch ist. Dann können Sie sogar für Schrägstrahlen (laut Wikipedia "Strahl, der sich nicht in einer Ebene ausbreitet, die sowohl den Objektpunkt als auch die optische Achse enthält. Solche Strahlen kreuzen die optische Achse nirgendwo und sind nicht parallel dazu") bestimmen den lokalen Einfallswinkel, wenn sie auf das Innere treffen N 1 / N 2 Indexgrenze, und sehen Sie, dass die Strahlen mit unterschiedlichen Vektorwinkeln enden können ( θ , ϕ ) (in Bezug auf die X- und Y-Koordinaten), aber grundsätzlich den gleichen Winkelbereich in Bezug auf die optische Achse.

All dies ist eine langatmige Art, darauf hinzuweisen, dass Lichtwege umkehrbar sein müssen, sodass ein Strahl nicht in einem Winkel austreten kann, der größer als der Akzeptanzwinkel ist.

Wenn Sie jedoch einen Strahl mit einer Winkelstreuung einspeisen, die kleiner als der Akzeptanzwinkel ist, ist es mehr als wahrscheinlich, dass mehrere Schrägreflexionen und, was noch wichtiger ist, eine Krümmung in der Faser zu Austrittswinkeln führen, die so groß sind wie der Akzeptanzwinkel.

Aufgrund der Krümmung in der Faser und des Aufpralls nähern sich die Austrittswinkel also dem Akzeptanzwinkel (verlieren ihren ursprünglichen Winkel) und wir haben am Ausgang keine zwei separaten Lichtpunkte?
Nein – nur eine einzelne Unschärfe, die dem Austrittswinkel entspricht. Was Sie sich erhoffen, lässt sich mit einem dicht gepackten Faserbündel erreichen. Dies ist ein im Handel erhältliches Produkt.

Licht bewegt sich in einer Reihe von diskreten "Modi" durch eine optische Faser. Jeder Modus entspricht einem bestimmten Winkel, in dem sich das Lichtfeld ausbreitet und in der Faser auf und ab springt. Je nach Wellenlänge und Fasertyp (Durchmesser, Brechungsindex etc.) können ein oder mehrere Ausbreitungsmodi existieren. Dann bestimmt das Verfahren zum Einkoppeln von Licht in die Faser, welche(s) verwendet wird/werden. Der Ausgangsstrahl ist im Allgemeinen ziemlich divergierend.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Um die Moden zu berechnen, müssen Sie das elektrische Feld in der Faser und die konstruktiven/destruktiven Interferenzen berücksichtigen, die dazu führen, dass die Moden existieren oder nicht. Weitere Informationen finden Sie hier

Man könnte also sagen, dass die Faser den "Winkel" (Modus) der Faser beibehält, da das, was in die Faser eintritt, am anderen Ende austritt. Der Punkt ist, dass (zB bei einer Singlemode-Faser) nur Licht, das dem TEM00-Mode entspricht, eingekoppelt wird, so dass das hereinkommt und auch herauskommt.

Zwei Extremfälle:

Für eine sehr dicke Multimode-Faser bleiben die Winkel meiner Meinung nach etwas erhalten .

Das entgegengesetzte Extrem ist eine dünne Singlemode-Faser, bei der die Winkel definitiv nicht erhalten bleiben . Das Licht tritt in die Faser ein oder nicht, es gibt keine anderen räumlichen oder Winkelinformationen.

Die Antwort auf Ihre Frage lautet also: Es kommt auf die Faser an !

Warum wurde dies herabgestuft? Ich wünschte wirklich, die Leute würden Downvotes rechtfertigen, sonst sind sie einfach nicht hilfreich.
Meine Beschreibung, wie Endoskope funktionieren, war schrecklich falsch, sie verdiente eine Ablehnung. Aber ich habe diesen Teil einfach gelöscht.

Ein Endoskop verwendet ein Bündel von Multimode-Fasern. Die Anzahl der Fasern bestimmt die Auflösung des durch das Faserbündel transportierten Bildes. Der Lichtwinkel bleibt nicht in einer einzigen Faser erhalten. Normalerweise werden - abhängig von der Länge und Biegung einer solchen Multimode-Faser - Winkel/Moden auf irgendeine Weise gemischt; Daher benötigen Sie ein Bündel Fasern, um Winkel- oder räumliche Informationen des Lichts mithilfe der Fasertechnologie zu erhalten.

Erhalten optische Fasern die Winkel des einfallenden Lichts?
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