Scegliere la giusta fibra ottica per uno spettrometro: una guida pratica

La selezione di una fibra ottica appropriata per un sistema di spettrometro è essenziale per garantire l'efficienza della trasmissione del segnale e la precisione delle misurazioni.Una scelta impropria può portare a perdita di segnale o spreco di risorse.

Sulla base delle caratteristiche degli spettrometri JINSP, la presente guida copre tre parametri chiave della fibra:diametro del nucleo, banda/materiale di funzionamento e apertura numerica (NA)Sono forniti consigli pratici per la selezione delle fibre e raccomandazioni specifiche per i nostri prodotti.

1. Diametro del nucleo ️ Più grande non è sempre meglio; l'abbinamento del rivelatore è la chiave

I diametri del nucleo sono disponibili in varie opzioni, come 5 μm, 50 μm, 100 μm, 200 μm, 400 μm, 600 μm e anche fino a 1 mm o più.la capacità di ricezione dello spettrometro è limitata dalla larghezza della fessura e dall'altezza dell'area fotosensibile del rivelatorePertanto, più grande non è sempre meglio.

Diametri diversi del nucleo di fibra

Accoppiamento del segnale in fibra in una fessura

Raccomandazioni specifiche per prodotto del spettrometro a fibra ottica JINSP:

• Spettometri con un rivelatore CMOS lineare (SR50C, SR75C): è raccomandata una fibra di 200 μm di diametro.
• Spettometri con un rilevatore CCD di area (SR100B, SR100Z, SR100Q, ST90S, ST100S, ecc.): può essere utilizzato un diametro del nucleo più grande di 400 μm o 600 μm, nonché fasci di fibre multiple.

I fasci multi-fibra presentano una disposizione circolare all'estremità di ingresso per una raccolta efficiente della luce e una disposizione lineare all'estremità di uscita per adattarsi meglio al rivelatore CCD di area.

2. Lunghezza d'onda operativa e materiale della fibra

Le prestazioni di trasmissione di una fibra ottica dipendono dal suo materiale.Il principio fondamentale è quello di selezionare un materiale di fibra che corrisponda alla banda di funzionamento realeL'uso di un materiale incompatibile comporterà una scarsa trasmissione della luce e una grave attenuazione del segnale.

Sono disponibili tre tipi principali di materiali in fibra, con differenze di adattabilità:

• Fibra ad alto contenuto di OH: per le bande UV/visibili (UV/VIS)
• Fibra a basso contenuto di OH: per le bande del vicino infrarosso (NIR)
• Fibra UV-resistente: progettata specificamente per misurazioni a banda UV pura

Raccomandazioni specifiche per il prodotto del settrometro modulare JINSP:

• Spectrometri SR50C, SR75C, SR100B ( gamma UV-VIS-NIR, 200 ‰ 1000 nm): utilizzare fibre ad alto contenuto di OH.
• Spectrometri SR50R17, SR100N17/N25 (intervallo NIR, 900×2500 nm): utilizzare fibre a basso contenuto di OH.

3. Apertura numerica (NA)
NA definisce l'angolo di accettazione e emissione della luce di una fibra, influenzando direttamente l'angolo di divergenza della luce all'uscita della fibra e influenzando l'efficienza di accoppiamento e la perdita di trasmissione.Il principio chiave è quello di abbinare la fibra NA con gli spettrometri che ricevono NA, e anche con eventuali lenti o specchioni concave nel percorso ottico per evitare lo spreco di energia luminosa.

I valori NA comuni per le fibre multimode includono 0.1- 0.22- 0.39, e 0.5Lo standard del settore è NA 0.22Per questa NA, il diametro della macchia di luce dopo una distanza di propagazione di 50 mm è di circa 22 mm e dopo 100 mm di circa 44 mm.Questo comportamento di divergenza guida il layout del percorso ottico e la scelta dei componenti ausiliari.

La NA di una fibra ottica determina l'angolo di divergenza del fascio

Quando una fibra ottica viene utilizzata insieme a una lente o a uno specchio concavo, i valori NA devono essere il più possibile corrispondenti per evitare perdite di energia

Uno spettrometro ∆s NA rappresenta l'angolo di accettazione massimo per la luce in entrata ∆ in effetti l'angolo di accettazione NA del suo specchio cova interno.

• Se la fibra NA ≤ lo spettrometro NA: è accettata e utilizzata tutta la luce incidente.
• Se la fibra NA > spettrometro NA: parte dell'energia luminosa non può essere ricevuta, con conseguente perdita di segnale.

Il valore NA di uno spettrometro è il valore NA del suo specchio concavo interno

Quando si raccolgono segnali ottici, oltre a utilizzare la conduzione in fibra ottica, può essere utilizzato anche l'accoppiamento ottico in spazio libero.In un percorso ottico nello spazio libero, l'apertura numerica (NA) della lente deve corrispondere a quella dello spettrometro e la fessura dello spettrometro deve essere posizionata al punto focale della lente per ottenere un elevato throughput ottico.

Accoppiamento ottico in spazio libero

Raccomandazioni specifiche del prodotto per lo spettrometro modulare JINSP:

Gli spettrometri di trasmissione JINSP (serie ST) sono progettati con una grande NA di ricezione pari a 0.25Possono accettare completamente la luce proveniente dalle fibre multimode NA 0.22 standard dell'industria senza ulteriori adattamenti, garantendo un uso efficiente dell'energia luminosa.

A proposito della JINSP Company Limited

Il JINSP ha sviluppato una gamma di spettrometri, tra cui spettrometri a fibra ottica in miniatura, spettrometri a fibra ottica ad alta risoluzione, spettrometri di trasmissione e spettrometri NIR in miniatura.Supportiamo anche la personalizzazione di parametri ottici convenzionali, dimensioni, funzioni software, interfacce di comunicazione e altro ancora.