Fibre Optice

Din punctul de vedere al opticii, pentru a obtine informatii despre un obiect trebuie îndeplinite cel putin trei conditii si anume:

(a) obiectul sa fie luminos, adica sa emita lumina direct sau indirect,

(b) lumina care provine de la obiect sa fie transmisa catre locul unde se face detectia fara pierderi prea mari,

(c) cantitatea de lumina care ajunge la locul de detectie sa fie suficient de mare.

Observam ca mediul prin care se transmite informatia optica este de importanta esentiala pentru ca semnalul optic transmis sa nu fie “mutilat” sau distorsionat.

Chiar si în cazurile când ne intereseaza doar simpla observare a obiectelor, dispozitivele si aparatele optice clasice sau devin prea complicate sau nu pot rezolva o anumita problema de rezolvare. Sa luam doar un singur exemplu: cei care lucreaza în domeniul medical sunt interesati sa dispuna de metode rapide si sigure de explorare a anumitor parti interne sau organe interne ale organismului uman. Metodele clasice, bazate pe folosirea lampilor cu incandescenta, nu numai ca sunt greoaie si implica iluminari mici, dar prezinta si riscuri datorita folosirii conexiunilor electrice. Toate aceste dificultati sunt eliminate daca iluminarea se face din afara prin intermediul unei fibre optice subtiri.

Însa fibrele optice sunt deja folosite pe scara larga în tehnica comunicatiilor sau de transmitere a imaginilor. Aceasta posibilitate este faciliata de natura electromagnetica a luminii, frecventa undelor luminoase fiind mult mai mare decât cea a undelor radio. Ântr-un context mai general fibrele optice reprezinta un domeniu al opticii integrate, iar progresele care vor fi obtinute în cadrul opticii integrate vor depinde foarte mult de progresele ce se vor realiza în domeniul fibrelor optice.

Ca domeniu al opticii, care a aparut exclusiv din necesitati practice dintre cele mai diverse, fibrele optice au cunoscut o dezvoltare rapida dupa anul 1950 ca rezultat al obtinerii primelor fibre optice cu performante ridicate. Principiul de functionare al fibrelor optice este asemanator, din multe puncte de vedere, cu principiul de transmitere a luminii printr-o bagheta de sticla transparenta. Teoretic, lumina poate fi transmisa printr-o astfel de bacheta de sticla optica, daca indicele de refractie al sticlei este mai mare decât indicele de refractiei al aerului. Din punct de vedere practic însa, neomogenitatile de compozitie si de prelucrare, precum si impuritatile de pe suprafata materialului implica piederi foarte mari de lumina de-a lungul parcursului luminii. Pe de alta parte, natura electromagnetica a radiatiei luminoase arata ca pot aparea pierderi de lumina si fenomene parazite care limiteaza drastic posibilitatile de folosire practica a fibrelor optice.

Indiferent de domeniile în care se folosesc, fibrele optice sunt ghiduri de lumina folosite pentru transmiterea informatiilor cu piederi mici de energie dintr-un loc în alt loc. Vom analiza transmiterea radiatiei luminoase prin fibrele optice din punctul de vedere al opticii geometrice si din punctul de vedere al opticii ondulatorii.

FIBRA OPTICA SIMPLA

Prin fibra optica simpla întelegem un mediu optic transparent, de mare lungime, cu sectiunea transversala circular simetrica si indicele de refractie constant sau radial variabil, separat de un alt material cu indicele de refractie constant si mai mic, pentru ca la suprafata de separare sa se produca reflexia totala a radiatiei luminoase, fara pierderi. Dupa modul de variatie radiala a indicelui de refractie al materialului transparent, denumit miezul fibrei optice, distingem mai multe tipuri de fibre optice. Învelisul fibrei optice are si rolul de aproteja de impuritati suprafata de separare dintre miez si învelis, la care se produce fenomenul de reflexie totala. Tehnologia de obtinere a fibrelor optice este prezentata de Tader si Spulber (1985).