NA   Numerical Aperture   개구수

(2023-07-23)

NA


1. 개구수 (Numerical Aperture)파동에 대해 실효적으로 열린 구멍의 단면적에 대한 수치화           ☞ 개구 (Aperture) 참조


2. [광학]   집광 능력을 나타냄 광학계의 주요 성능 특성 값을 나타냄  :  (무 차원 단위)

  ㅇ 넓은 범위의 입사각(최대 수광각) 내로 입사시킬 수 있는 능력
     - 그 값이 클수록, 더 많은 광선속집속,전달,이용이 가능

  ㅇ 만일, 광학계에서, 여러 렌즈 등 부품들을 연결시, 
     - 각 부품들의 개구수를 일치시켜야 만, 
     - 이 새지 않고 처음 받아들인 밝기 그대로 전달 가능

  ㅇ 한편, 개구수는,
     - 회절효과를 고려해야되는 정밀 광학계의 경우에, 
        . 분해능을 제한하는 회절효과(회절한계)를 결정하는 임계 척도가 됨
     - 사진 렌즈의 경우에,
        . 집광력에 대한 성능 척도로써,         ☞ f-수 (상대 개구, Relative Aperture) 참조


3. [광학]  개구수의 표현식

  ㅇ NA물체공간 = n sin θ,  NA상공간 = n' sin θ'
     - n, n'  :  물체공간, 상공간의 굴절률
     - θ  :  물체점에서 입사동 가장자리로의 경사각
     - θ' :  출사동의 가장자리에서 상점으로의 경사각

        


4. [광통신]  개구수의 표현식  

  ㅇ NA = n。sin θa ≒ sin θa = (n12-n22)1/2 = n √2Δ

     

     - 최대 가능 입사각 (개구각) : θa 
        . (수광각 θA = 2θa)
     - 전반사 임계각 : θc  

  ㅇ 산출식 유도
          

  ※ 특기할 만한 것은 개구수는,
     - 물리적인 치수, 파장에는 관련시키지 않고도, 
     - 오로지 굴절률 만으로 결정 가능


5. [광통신]  개구수의 수치값

  ㅇ 보통, 0.1 ~ 0.3 정도의 값 
     - (단일모드광섬유 : 0.1, 다중모드광섬유 : 0.15~0.3)

  ※ 광섬유가, 내부 전반사 조건을 만족하면서, 
     - 광원으로부터 을 얼마나 받을 수 있는 지를 나타내는 능력 수치 값


6. [광통신]  개구수의 측정개구수는 각도에 의해 직접 측정하기 어려워서,
     - ① 위 식과 같이 굴절율과 관련이 있어서 굴절율 값으로부터 계산하거나,
     - ② 광섬유 끝단에서 나오는  전력(복사전력)의 최대값의 10%로 떨어지는 각도측정하여 수광각(Acceptance Angle)으로 산출함
     ⇒  NA = n。sin (수광각/2)


7. [광통신]  개구수의 평가광원광섬유 간의 결합 용이성
     - 개구수가 큰 광섬유일수록, 광원과의 결합이 용이해짐

  ㅇ 만일, NA = 1인 경우에는, 모든 광선을 전달 및 이용이 가능
     - 유리 광섬유     : 단일모드 광섬유  약 0.1, 다중모드 광섬유  약 0.15~0.3
     - 플라스틱 광섬유 : 유리 광섬유에 비해 원래 큰 전파손실을 갖고있어, 개구수를
                         유난히 크게하여(0.4~0.5) 이를 보상하고있음


8. [광통신]  (참고용어)수광각 (Acceptance Angle)
     - 광섬유 코어에 조사할 때 전반사 가능한 최대 입사 원뿔각

  ㅇ 전반사 (Total Internal Reflection)
     - 굴절률이 작은 매질로 입사할 때, 어느 특정 각도 이상이면, 전부 반사되는 현상

광통신 도파원리
   1. 전반사   2. 개구수   3. 수광각  
광섬유 특성 파라미터
   1. 개구수   2. 수광각   3. 비굴절율차   4. 규격화 주파수   5. 편심률,비원율,균경률  


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