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Numerische Apertur

NA (numerical aperture)

Die numerische Apertur (NA) ist eine Kenngröße für die Bündelung von Lichtstrahlen in optischen Systemen. Sie bestimmt die Lichtstärke und das Auflösungsvermögen von Objektiven. Per Definition gibt die numerische Apertur die Bündelbegrenzung an, die sich auf die Grenzstrahlen bezieht. Es handelt sich um einen dimensionslosen Wert, der sich aus dem Sinus des halben Ausbreitungswinkels der Grenzwellenlänge ergibt und auch aus der Differenz der Brechungsindizes von verschiedenen Materialien.

1. Bei der optischen Übertragungstechnik mit Lichtwelleneitern ist die numerische Apertur ein Maß für die in Lichtwellenleitereingekoppelte Lichtleistung. Sie ist abhängig vom Einkopplungswinkel unter dem das Licht einer Lichtquelle in den Lichtwellenleiter eingespeist wird. Je größer die numerische Apertur einer Glasfaser, desto mehr Licht kann in die Faser eingekoppelt werden.

Der Einstrahlwinkel, der auch als Akzeptanzwinkel bezeichnet wird, wird im Grenzbereich zum Grenzwinkel. Die numerische Apertur wird durch den Sinus des Akzeptanzwinkes bestimmt und wirkt sich besonders beim Zusammenfügen von zwei Lichtwellenleitern aus, da an diesen Stoßstellen Inhomogenitäten und unterschiedliche Materialdichten auftreten können. Typische Werte für eine Stufenfaser liegen bei 0,2 bis 0,3. Bei Monomodefasern liegt die numerische Apertur bei 0,1

2. Bei Compact Discs (CD), DVDs und Blu-Ray-Discs ist die numerische Apertur wichtig für die Lichteinstreuung auf die Schicht und bestimmt in Verbindung mit der Wellenlänge die optische Auflösung mit denen der Laserstrahl die Pits und Lands abtastet. Bei Compact Discs beträgt die numerische Apertur 0,45 und der Abstand zwischen den Spuren 1,6 µm. Bei DVDs wurde der Abstand auf 0,74 µm reduziert und die numerische Apertur 0,6, erhöht. Bei der Ultra Density Optical (UDO) liegt der NA-Wert bei 0,7 und bei der Blu-Ray-Disc und der Professional Disc for Data (PDD) sogar bei 0,85.