Werkingsprincipe

De brekingsindex

Hoewel core en cladding uit dezelfde glazen buis gemaakt worden, hebben ze toch verschillende eigenschappen die ontstaan tijdens het productieproces. Het licht verplaatst zich immers doorheen de kern, maar wordt gereflecteerd door de cladding. Het is niet zo dat de cladding een echte spiegel is, het is ook gewoon glas, maar met een iets andere brekingsindex dan de core.

Licht reist met verschillende snelheden door verschillende materialen. Deze snelheid bepaald de brekingsindex van dat materiaal die wordt voorgesteld door de letter n.

$$Brekingsindex (n) = \frac {\text{Snelheid licht in een vacuum }} {\text{ Snelheid van licht in een medium}}$$

Zoals je kan zien in onderstaande tabel verschilt de brekingsindex tussen core en cladding niet zoveel. Toch is dit voldoende om de lichtstraal, onder normale omstandigheden, binnen de kern te houden.

Medium	Brekingsindex(n)
Vacuum	1
Lucht	1.0003
Water	1.33
Cladding	1.46
Core	1.48

Reflectie versus breking

Wanneer licht van het ene materiaal door het andere materiaal gaat, buigt het af. Dit noemen we breking van het licht. Dit fenomeen zie je bijvoorbeeld als je tot aan je knieën in het water gaat staan of een stok half in het water stopt. Het lijkt dan alsof je benen of die stok een knik krijgen waar de lucht- en het wateroppervlak elkaar raken.

Wanneer de hoek van het licht de kritische hoek overschrijdt, zal het licht weerkaatsen. Dit noemen we reflectie. Dit fenomeen kunnen we ook waarnemen bij de overgang tussen lucht en water. Als je in het zwembad springt met een duikbril aan, en je kijkt van onder het wateroppervlak naar boven, kan je normaal door het contactoppervlak water/lucht kijken en zie je normaal wat er zich buiten het zwembad afspeelt. Als je je echter net onder het wateroppervlak bevindt, dan zal je niet door het contactoppervlak water/lucht kunnen kijken, maar zie je daar de reflectie van het zwembad.

kritische hoek bereken je als volgt:

$$sin⁡(∅_{Critical} )= \frac {n_{Cladding}} {n_{Core}}$$

Total Internal Reflection

Onder bepaalde hoeken zal een deel van de lichtstraal gebroken worden en een deel gereflecteerd. Voor glasvezelkabels is het uiteraard de bedoeling dat er volledige interne reflectie (Total Internal Reflection) zal plaatsvinden en geen breking. Om dit te bereiken is dus niet alleen de brekingsindex van belang, maar ook de hoek waarin de lichtstraal op het contactoppervlak Core/Cladding zal invallen.

Total internal reflection zal plaatsvinden als de brekingsindex van de Core groter is dan de brekingsindex van de Cladding en als de kritische hoek overschreden wordt.