Rechner für die Grenzwellenlänge einer Singlemode-Faser

Geben Sie den Kernradius in Metern und die dimensionslose numerische Apertur ein. Das Werkzeug verwendet die normierte Grenzfrequenz Vc = 2.405 und gibt die Grenzwellenlänge in Metern, Mikrometern und Nanometern aus. Es eignet sich zur Faserauswahl, für Lehrübungen, Datenblattprüfungen und schnelle Entwurfsabschätzungen, wenn kein vollständiger numerischer Modenlöser benötigt wird.

Verknüpfen Sie die Grenzwellenlänge mit der V-Zahl

Eine Stufenindexfaser schließt Licht ein, weil der Brechungsindex ihres Kerns etwas höher als der des Mantels ist. Die normierte Frequenz, meist V-Zahl genannt, verbindet Kernradius a, numerische Apertur NA und Vakuumwellenlänge lambda: V = 2 pi a NA geteilt durch lambda. Mit steigender Wellenlänge sinkt V. Die Grundmode LP01 besitzt keine untere Grenzfrequenz; die nächste Modengruppe beginnt bei schwacher Führung ungefähr bei V = 2.405. Gleichsetzen und Umstellen ergibt lambda_c = 2 pi a NA geteilt durch 2.405. Oberhalb von lambda_c liegt V unter 2.405, sodass im idealen Modell nur die räumliche Grundmode geführt wird. Unterhalb davon sind höhere Moden möglich. Ihre tatsächliche Anregung hängt jedoch auch von Einkopplung, Biegungen, Faserlänge und Fehlern ab. Der Rechner ermittelt die übliche Entwurfsgrenze, nicht die gemessene Dämpfung jeder einzelnen Mode.

Geben Sie Radius und Apertur mit korrekten Einheiten ein

Tragen Sie den Kernradius und nicht den Kerndurchmesser in Metern ein. Ein Durchmesser von 8.2 Mikrometern entspricht einem Radius von 4.1 Mikrometern beziehungsweise 4.1e-6 Metern. Der Durchmesser als Eingabe würde das Ergebnis verdoppeln. Die numerische Apertur ist dimensionslos und steht gewöhnlich direkt im Datenblatt; geben Sie 0.14 als 0.14 ein, nicht als 14 Prozent oder 14. Der Löser akzeptiert nur endliche positive Werte und begrenzt die Apertur auf eins. Die Antwort wiederholt die bereinigten Eingaben und liefert dieselbe Grenze in Metern, Mikrometern und Nanometern. Für reproduzierbares JSON wird die feste V-Grenze 2.405 mit zwölf signifikanten Stellen verwendet. Einheiten werden nicht erraten: Wandeln Sie jeden Radius vor dem Aufruf in Meter um.

Deuten Sie die Grenze und beachten Sie die Modellgrenzen

Verstehen Sie das Ergebnis als konventionelle theoretische Grenze einer kreisförmigen, schwach führenden Stufenindexfaser. Oberhalb davon unterstützt der ideale Leiter nur die räumliche Grundmode. Der exakte Wert ist eine mathematische Schwelle; praktische Entwürfe sollten daher eine Reserve einplanen. Herstellerwerte für Kabel- oder Fasergrenzwellenlängen werden unter festgelegten Biege- und Längenbedingungen gemessen und können abweichen. Höhere Moden können auskoppeln, Biegungen verändern die Führung, Indexprofile sind nicht vollkommen abrupt und Fertigungstoleranzen verändern Radius und NA. Für Wellenleiter mit hohem Indexkontrast, nichtkreisförmige Kerne, photonische Kristallfasern, Gradientenindexfasern oder Wenigmodenbauteile ersetzt die Formel keinen vektoriellen Modenlöser. Nutzen Sie sie für Vorentwürfe, Unterricht und Plausibilitätsprüfungen und vergleichen Sie kritische Anwendungen mit Herstellerangaben und Messnormen. Die Browserberechnung ist kostenlos; ein erfolgreicher API-Eintrag kostet $0.002.