1.Índex de refracció del nucli i revestiment
L'obertura numèrica (NA) d'una fibra òptica ve determinada per la diferència en els índexs de refracció del nucli i el revestiment. La fórmula de l'obertura numèrica és:
On n1és l'índex de refracció del nucli i n2és l'índex de refracció del revestiment.
Com més gran sigui la diferència entre els índexs de refracció del nucli i el revestiment, més gran serà l'obertura numèrica.
2.Selecció de material
L'elecció dels materials per al nucli i el revestiment de la fibra òptica afecta directament els seus índexs de refracció. Normalment, el nucli de la fibra està fet de vidre de sílice dopat amb diversos elements (com ara germani, fòsfor, etc.), mentre que el revestiment està fet de vidre de sílice pur o vidre de sílice amb menys dopants.
3.Concentració de dopatge
La concentració de dopants al material central afecta el seu índex de refracció. Per exemple, a les fibres òptiques de sílice, augmentar la quantitat de germani (Ge) pot augmentar l'índex de refracció del nucli.
4.Temperatura
Els canvis de temperatura poden afectar l'índex de refracció dels materials de fibra. Generalment, un augment de la temperatura comporta una disminució de l'índex de refracció, i viceversa. No obstant això, l'obertura numèrica de la fibra òptica normalment es dissenya i es fabrica tenint en compte les variacions de temperatura de l'entorn operatiu per garantir l'estabilitat.
5.Procés de fabricació
El procés de fabricació de la fibra òptica, inclosa la creació de la preforma i el procés d'estirat, afecta la uniformitat del nucli i el revestiment, influint així en els seus índexs de refracció i en l'obertura numèrica.
6.Estructura de fibra
El disseny estructural de la fibra òptica (com ara els perfils d'índex de pas i d'índex graduat) afecta l'obertura numèrica. L'obertura numèrica d'una fibra d'índex de pas és més fàcil de calcular, mentre que una fibra d'índex graduat requereix tenir en compte el gradient de la distribució de l'índex de refracció.
7.Longitud d'ona
L'obertura numèrica també pot canviar amb la longitud d'ona de la llum, encara que aquest efecte sol ser petit. En el disseny i l'aplicació de fibra, l'optimització es realitza normalment per a longituds d'ona específiques (per exemple, la longitud d'ona de comunicació d'1,55 micròmetres).
8.Factors ambientals
Els factors ambientals externs com l'estrès mecànic, la humitat i la corrosió química poden afectar la distribució de l'índex de refracció de la fibra, influint indirectament en l'obertura numèrica. Per tant, en aplicacions pràctiques, les fibres òptiques han de tenir una bona adaptabilitat ambiental.
Mitjançant la selecció i control raonable dels factors anteriors, és possible dissenyar i fabricar fibres òptiques amb obertures numèriques específiques per satisfer les necessitats dels diferents escenaris d'aplicació.