Физика

Числовая апертура и V-параметр волокна

Оценивает параметры ступенчатого оптического волокна по сердцевине и оболочке.

ƒбыстрый расчёт
онлайн
Введите данные
Данные не отправляются на сервер
Результат
Числовая апертура в воздухе0,244131
V-параметр3,9585
Формула

Как считается результат

Числовая апертура в воздухе = sqrt(core^2-clad^2); V-параметр = 2*pi*radius/wavelength*sqrt(core^2-clad^2)
Пример с тестовыми данными

Показатель сердцевины: 1,5; Показатель оболочки: 1,48; Радиус сердцевины: 4 мкм; Длина волны: 1,55 мкм

Числовая апертура в воздухе: 0,2441311123; V-параметр: 3,958505853
О расчёте

Как пользоваться
калькулятором

Оценивает параметры ступенчатого оптического волокна по сердцевине и оболочке.

Числовая апертура ступенчатого профиля равна √(ncore²−nclad²). Нормированная частота V=2πa·NA/λ связывает размер сердцевины и длину волны.

  1. 01
    Подготовьте данные

    Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: показатель сердцевины; показатель оболочки; радиус сердцевины в мкм; длина волны в мкм.

  2. 02
    Проверьте единицы и условия

    Сердцевина круглая и однородная, показатели заданы при нужной длине волны. Градиентный профиль, сильное направление, изгибы и реальные отсечки могут требовать другого анализа.

  3. 03
    Прочитайте результат

    Для идеального слабо направляющего ступенчатого волокна V<2,405 соответствует одномодовому диапазону. Это критерий модели, не сертификат конкретного кабеля.

Подробное объяснение

Как читать результат

Расшифровка показателей, пример вычисления и ограничения метода — без лишних терминов.

01

Что означают результаты

Для идеального слабо направляющего ступенчатого волокна V<2,405 соответствует одномодовому диапазону. Это критерий модели, не сертификат конкретного кабеля.

02

Когда модель применима

Сердцевина круглая и однородная, показатели заданы при нужной длине волны. Градиентный профиль, сильное направление, изгибы и реальные отсечки могут требовать другого анализа.

Разбор по шагам

Пример расчёта

Пример 1
Исходные данные
Показатель сердцевины: 1,5; Показатель оболочки: 1,48; Радиус сердцевины: 4 мкм; Длина волны: 1,55 мкм
Вычисление
Числовая апертура ступенчатого профиля равна √(ncore²−nclad²). Нормированная частота V=2πa·NA/λ связывает размер сердцевины и длину волны. Числовая апертура в воздухе: sqrt((1,5)^2-(1,48)^2) = 0,2441311123. V-параметр: 2 × π × (4) ÷ (1,55) × sqrt((1,5)^2-(1,48)^2) = 3,958505853.
Результат
Числовая апертура в воздухе: 0,2441311123; V-параметр: 3,958505853

Для идеального слабо направляющего ступенчатого волокна V<2,405 соответствует одномодовому диапазону. Это критерий модели, не сертификат конкретного кабеля.

Пример 2
Исходные данные
Показатель сердцевины: 1,5; Показатель оболочки: 1,48; Радиус сердцевины: 2 мкм; Длина волны: 1,55 мкм
Вычисление
Числовая апертура в воздухе: sqrt((1,5)^2-(1,48)^2) = 0,2441311123. V-параметр: 2 × π × (2) ÷ (1,55) × sqrt((1,5)^2-(1,48)^2) = 1,979252926.
Результат
Числовая апертура в воздухе: 0,2441311123; V-параметр: 1,979252926

Этот вариант использует другие исходные данные: Радиус сердцевины — 2. Для идеального слабо направляющего ступенчатого волокна V<2,405 соответствует одномодовому диапазону. Это критерий модели, не сертификат конкретного кабеля.

Формула и обозначения

Числовая апертура в воздухе = sqrt(core^2-clad^2); V-параметр = 2*pi*radius/wavelength*sqrt(core^2-clad^2)

core — показатель сердцевины.

clad — показатель оболочки.

radius — радиус сердцевины, единица: мкм.

wavelength — длина волны, единица: мкм.

Числовая апертура ступенчатого профиля равна √(ncore²−nclad²). Нормированная частота V=2πa·NA/λ связывает размер сердцевины и длину волны.

Практическое применение

Оценивает параметры ступенчатого оптического волокна по сердцевине и оболочке. Числовая апертура ступенчатого профиля равна √(ncore²−nclad²). Нормированная частота V=2πa·NA/λ связывает размер сердцевины и длину волны.

Для идеального слабо направляющего ступенчатого волокна V<2,405 соответствует одномодовому диапазону. Это критерий модели, не сертификат конкретного кабеля.

Частые ошибки

Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: показатель сердцевины; показатель оболочки; радиус сердцевины в мкм; длина волны в мкм.

Сердцевина круглая и однородная, показатели заданы при нужной длине волны. Градиентный профиль, сильное направление, изгибы и реальные отсечки могут требовать другого анализа.

Источники и допущения

Основание расчёта

Метод, правило или ставка сверены с указанным источником. Последняя проверка этой реализации: 2026-09-30.

OpenStax: оптика, интерференция и дифракция ↗
Коротко о главном

Вопросы
и ответы

Что показывает «числовая апертура в воздухе»?+

Для идеального слабо направляющего ступенчатого волокна V<2,405 соответствует одномодовому диапазону. Это критерий модели, не сертификат конкретного кабеля.

Как проверить расчёт на конкретном примере?+

Показатель сердцевины: 1,5; Показатель оболочки: 1,48; Радиус сердцевины: 4 мкм; Длина волны: 1,55 мкм. Числовая апертура в воздухе: 0,2441311123; V-параметр: 3,958505853. Числовая апертура ступенчатого профиля равна √(ncore²−nclad²). Нормированная частота V=2πa·NA/λ связывает размер сердцевины и длину волны.

Какие ограничения есть у метода?+

Сердцевина круглая и однородная, показатели заданы при нужной длине волны. Градиентный профиль, сильное направление, изгибы и реальные отсечки могут требовать другого анализа.

Можно ли изменить исходные данные и сравнить варианты?+

Да. Для идеального слабо направляющего ступенчатого волокна V<2,405 соответствует одномодовому диапазону. Это критерий модели, не сертификат конкретного кабеля. Сравнивайте варианты в одинаковых единицах и при неизменных допущениях: Сердцевина круглая и однородная, показатели заданы при нужной длине волны. Градиентный профиль, сильное направление, изгибы и реальные отсечки могут требовать другого анализа.