Technische Optik in der Praxis

n=1
2θ
θ
εg
nM
nK a
nM
8.1 Mechanismus der Wellenleitung 211
Kern
Mantel
Abb. 8.3a,b. Schichtwellenleiter und Glasfaser
von θ selbst dessen Sinus, die sog. numerische Apertur AN anzugeben, die
definiert ist als
AN = n2 K − n2 M =sinθ. (8.4)
Unter Einführung der relativen Brechzahldifferenz
∆= nK − nM
nK
b
(8.5)
läßt sich unter der Annahme ∆ ≪ 1 die numerische Apertur auch schreiben
AN = nK · √ 2∆ . (8.6)
Alle Strahlen, die innerhalb des Kegels mit dem durch θ definierten
Öffnungswinkel verlaufen, werden von der Faser geführt. Steiler auftreffende
Strahlen werden, wie in Abb. 8.3a für die Schichtgeometrie strichliert angedeutet,
zu sog. Strahlungsmoden (zum Modenbegriff s. Kap. 8.1.2). Bei der
in Abb. 8.3b zugrundegelegten Situation sind alle Strahlen innerhalb der Faser
sog. Meridionalstrahlen. Dies bedeutet, sie verlaufen in Ebenen, die die
optische Achse enthalten. Der Vollständigkeit halber soll erwähnt werden,
daß es auch spiralförmig verlaufende Strahlen gibt (engl.: skew rays). Diese
werden z. B. dadurch angeregt, daß der eingekoppelte Strahlkegel nicht exakt
die Fasermitte trifft.
8.1.2 Der Modenbegriff aus wellenoptischen Betrachtungen
Interferenz bei der Überlagerung zweier zueinander geneigter ebener
Wellen. Die obige Darstellung der Lichtausbreitung läßt noch einen
wesentlichen Aspekt außer acht: die Wellennatur von Licht. Wellen können