1. Index lomu jádra a pláště
Numerická apertura (NA) optického vlákna je určena rozdílem v indexech lomu jádra a pláště. Vzorec pro numerickou aperturu je:
Kde n1je index lomu jádra a n2je index lomu pláště.
Čím větší je rozdíl mezi indexy lomu jádra a pláště, tím větší je numerická apertura.
2.Výběr materiálu
Výběr materiálů pro jádro a plášť optického vlákna přímo ovlivňuje jejich indexy lomu. Typicky je jádro vlákna vyrobeno z křemičitého skla dopovaného různými prvky (jako je germanium, fosfor atd.), zatímco plášť je vyroben z čistého křemičitého skla nebo křemičitého skla s menším množstvím příměsí.
3.Dopingová koncentrace
Koncentrace příměsí v materiálu jádra ovlivňuje jeho index lomu. Například u optických vláken z oxidu křemičitého může zvýšení množství germania (Ge) zvýšit index lomu jádra.
4.Teplota
Změny teploty mohou ovlivnit index lomu vláknitých materiálů. Obecně platí, že zvýšení teploty vede ke snížení indexu lomu a naopak. Numerická apertura optického vlákna je však obvykle navržena a vyrobena s ohledem na změny teploty provozního prostředí, aby byla zajištěna stabilita.
5.Výrobní proces
Výrobní proces optického vlákna, včetně tvorby předlisku a procesu tažení, ovlivňuje rovnoměrnost jádra a pláště, a tím ovlivňuje jejich indexy lomu a numerickou aperturu.
6.Struktura vláken
Konstrukční návrh optického vlákna (jako jsou profily stupňovitého indexu a stupňovitého indexu) ovlivňuje numerickou aperturu. Numerická apertura vlákna se stupňovitým indexem lomu se snáze počítá, zatímco vlákno se stupňovaným indexem vyžaduje uvažování gradientu distribuce indexu lomu.
7.Vlnová délka
Numerická apertura se také může měnit s vlnovou délkou světla, i když tento efekt je obvykle malý. Při návrhu a aplikaci vláken se optimalizace typicky provádí pro specifické vlnové délky (např. komunikační vlnová délka 1,55 mikrometru).
8.Environmentální faktory
Vnější faktory prostředí, jako je mechanické namáhání, vlhkost a chemická koroze, mohou ovlivnit rozložení indexu lomu vlákna a nepřímo tak ovlivnit numerickou aperturu. Proto v praktických aplikacích musí mít optická vlákna dobrou přizpůsobivost prostředí.
Přiměřeným výběrem a řízením výše uvedených faktorů je možné navrhovat a vyrábět optická vlákna se specifickými numerickými aperturami, aby vyhovovala potřebám různých aplikačních scénářů.