¿Por qué el ángulo de aceptación no puede ser 90°?

Haría falta NA = 1, es decir n_clad = 0: eso no ocurre. Aun en una fibra con revestimiento de aire, NA = √(n_core² − 1) < 1. En las fibras de comunicaciones suele ser NA ≈ 0,1–0,5: cono estrecho, rayos poco inclinados, menos dispersión intermodal.

¿Cómo se relacionan las pérdidas por curvatura con la apertura numérica?

En una curva cerrada el rayo en la pared exterior cae más tendido; si el ángulo queda por debajo del crítico, la luz se escapa. Una NA grande — mayor diferencia de n y mayor ángulo crítico — retiene el rayo con más firmeza. Las fibras de larga distancia, de NA pequeña, son más sensibles a la curvatura.

¿Qué le ocurre a un rayo fuera del cono de aceptación?

Se refracta hacia el núcleo, pero en la frontera con el revestimiento cae por debajo del ángulo crítico, se escapa en parte y se atenúa pronto. En el esquema solo está el cono de rayos que siguen guiados.

¿Para qué el revestimiento tiene otro índice que el núcleo?

La RTI solo es posible si n_core > n_clad. El revestimiento se hace de otro vidrio o polímero, o se dopa el núcleo para subir su n. El revestimiento también protege la frontera de suciedad que, si no, rompería el guiado de la luz.

Apertura numérica de una fibra

Q: ¿Cómo se relacionan las pérdidas por curvatura con la apertura numérica?

En una curva cerrada el rayo en la pared exterior cae más tendido; si el ángulo queda por debajo del crítico, la luz se escapa. Una NA grande — mayor diferencia de n y mayor ángulo crítico — retiene el rayo con más firmeza. Las fibras de larga distancia, de NA pequeña, son más sensibles a la curvatura.

Q: ¿Qué le ocurre a un rayo fuera del cono de aceptación?

Se refracta hacia el núcleo, pero en la frontera con el revestimiento cae por debajo del ángulo crítico, se escapa en parte y se atenúa pronto. En el esquema solo está el cono de rayos que siguen guiados.

Q: ¿Para qué el revestimiento tiene otro índice que el núcleo?

La RTI solo es posible si n_core > n_clad. El revestimiento se hace de otro vidrio o polímero, o se dopa el núcleo para subir su n. El revestimiento también protege la frontera de suciedad que, si no, rompería el guiado de la luz.

NA a partir de los índices del núcleo y del revestimiento; ángulo de aceptación y una pista cualitativa de las pérdidas por curvatura.

Sobre el modelo

La fibra óptica retiene la luz por reflexión total interna en la frontera entre el núcleo y el revestimiento. La apertura numérica NA = √(n_core² − n_clad²) fija la captación de luz de la fibra: en el aire el ángulo máximo de aceptación es θ_accept = arcsin(NA). Un rayo que entra más inclinado cae en la frontera núcleo–revestimiento por debajo del ángulo crítico y se va al revestimiento. El modelo es una fibra ideal de índice escalonado: frontera lisa, sin absorción ni esparcimiento. Se cambian los índices del núcleo y del revestimiento: mayor diferencia de n — cono de aceptación más ancho. La curvatura en el dibujo es solo cualitativa: una NA alta suele tolerar una curva más cerrada antes de que haya fuga.

Para quién: Óptica y fotónica de facultad: fibra de índice escalonado, apertura numérica, ángulo de aceptación.

Conceptos clave

apertura numérica
índice de refracción
reflexión total interna
ángulo de aceptación
núcleo
revestimiento
fibra de índice escalonado
pérdidas por curvatura

Cómo funciona

Para un perfil escalonado, NA = √(n_core² − n_clad²); en el aire, sin θ_accept ≈ NA. En el esquema, el cono de aceptación y los rayos meridionales de su interior se retienen por RTI. Una NA grande acepta rayos más inclinados, pero crece la dispersión intermodal. El control de curvatura solo deforma el dibujo: el cálculo de pérdidas está en el modelo vecino de curvatura.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el ángulo de aceptación no puede ser 90°?: Haría falta NA = 1, es decir n_clad = 0: eso no ocurre. Aun en una fibra con revestimiento de aire, NA = √(n_core² − 1) < 1. En las fibras de comunicaciones suele ser NA ≈ 0,1–0,5: cono estrecho, rayos poco inclinados, menos dispersión intermodal.
¿Cómo se relacionan las pérdidas por curvatura con la apertura numérica?: En una curva cerrada el rayo en la pared exterior cae más tendido; si el ángulo queda por debajo del crítico, la luz se escapa. Una NA grande — mayor diferencia de n y mayor ángulo crítico — retiene el rayo con más firmeza. Las fibras de larga distancia, de NA pequeña, son más sensibles a la curvatura.
¿Qué le ocurre a un rayo fuera del cono de aceptación?: Se refracta hacia el núcleo, pero en la frontera con el revestimiento cae por debajo del ángulo crítico, se escapa en parte y se atenúa pronto. En el esquema solo está el cono de rayos que siguen guiados.
¿Para qué el revestimiento tiene otro índice que el núcleo?: La RTI solo es posible si n_core > n_clad. El revestimiento se hace de otro vidrio o polímero, o se dopa el núcleo para subir su n. El revestimiento también protege la frontera de suciedad que, si no, rompería el guiado de la luz.

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