Numerische Apertur

Abkürzung: NA

Was ist die Numerische Apertur?

Die Numerische Apertur (NA) ist eine dimensionslose Kennzahl, die den maximalen Akzeptanzwinkel eines Lichtwellenleiters beschreibt. Sie gibt an, bis zu welchem Winkel zur Faserachse einfallendes Licht noch in den Kern eingekoppelt und durch Totalreflexion geführt werden kann. Je größer die NA, desto mehr Licht lässt sich in die Faser einbringen, aber desto stärker ist auch die Modendispersion.

Berechnung und physikalische Grundlagen

Die NA berechnet sich aus der Quadratwurzel der Differenz der quadrierten Brechungsindizes von Kern und Mantel. Typische Werte für Singlemode-Fasern liegen bei 0,10 bis 0,14, für Stufenindex-Multimode-Fasern bei 0,20 bis 0,30, für POF-Kunststofffasern bis über 0,50. Die NA ist ein Maß für die Lichtführungsstärke und beeinflusst die Kopplungseffizienz von Lasern und LEDs, die Biegeempfindlichkeit der Faser und die Toleranzen bei Steckverbindungen.

Praktische Bedeutung

In der Messtechnik dient die NA zur Kalibrierung von OTDR-Messungen und Dämpfungsmessungen. Bei der Planung von LWL-Strecken muss die NA von Sender und Faser zueinander passen, da eine große Sende-NA auf eine kleine Faser-NA zu Koppelverlusten führt. Fasern mit hoher NA sind unempfindlicher gegen Biegung und werden für Bend-Insensitive-Anwendungen in beengten Räumen bevorzugt.