Elegir la fibra óptica adecuada para un espectrómetro: una guía práctica

Seleccionar una fibra óptica adecuada para un sistema de espectrómetro es esencial para garantizar la eficiencia de la transmisión de señales y la precisión de las mediciones. Una elección incorrecta puede provocar pérdida de señal o desperdicio de recursos.

Basada en las características de los espectrómetros JINSP, esta guía cubre tres parámetros clave de fibra:diámetro del núcleo, banda/material operativo y apertura numérica (NA). Se proporcionan consejos prácticos para la selección de fibras, junto con recomendaciones específicas para nuestros productos.

1. Diámetro del núcleo: más grande no siempre es mejor; Hacer coincidir el detector es clave

Los diámetros del núcleo vienen en varias opciones, como 5 μm, 50 μm, 100 μm, 200 μm, 400 μm, 600 μm e incluso hasta 1 mm o más. Si bien un diámetro de núcleo mayor puede captar más luz en el extremo de entrada, la capacidad de recepción del espectrómetro está limitada por el ancho de la rendija y la altura del área fotosensible del detector. Por lo tanto, más grande no siempre es mejor.

Diferentes diámetros de núcleo de fibra.

Acoplamiento de señal de fibra en una rendija.

Recomendaciones específicas del producto del espectrómetro de fibra óptica JINSP:

• Espectrómetros con detector CMOS lineal (SR50C, SR75C): se recomienda una fibra de núcleo de 200 μm de diámetro.
• Espectrómetros con detector CCD de área (SR100B, SR100Z, SR100Q, ST90S, ST100S, etc.): Se pueden utilizar un diámetro de núcleo mayor de 400 μm o 600 μm, así como haces multifibra.

Los haces de fibras múltiples presentan una disposición circular en el extremo de entrada para una recolección eficiente de la luz y una disposición lineal en el extremo de salida para adaptarse mejor al detector CCD de área.

2. Longitud de onda operativa y material de fibra: haga coincidir el material con la banda para evitar pérdidas de transmisión

El rendimiento de transmisión de una fibra óptica depende de su material. Diferentes materiales muestran diferencias significativas en la transmitancia de longitud de onda. El principio básico es seleccionar un material de fibra que coincida con la banda operativa real. El uso de un material incompatible dará como resultado una transmisión de luz baja y una atenuación severa de la señal.

Hay tres tipos principales de materiales de fibra disponibles, con distintas idoneidades para las bandas:

• Fibra con alto contenido de OH: Para bandas UV/Visible (UV/VIS)
• Fibra baja en OH: para bandas de infrarrojo cercano (NIR)
• Fibra resistente a los rayos UV: diseñada específicamente para mediciones de bandas UV puras

Recomendaciones específicas del producto del sepctrómetro modular JINSP:

• Espectrómetros SR50C, SR75C, SR100B (rango UV-VIS-NIR, 200–1000 nm): utilice fibras con alto contenido de OH.
• Espectrómetros SR50R17, SR100N17/N25 (rango NIR, 900–2500 nm): utilice fibras con bajo contenido de OH.

3. Apertura numérica (NA): garantice la coincidencia para maximizar el rendimiento de la luz
NA define la aceptación de la luz y el ángulo de emisión de una fibra, lo que afecta directamente el ángulo de divergencia de la luz en la salida de la fibra e influye en la eficiencia del acoplamiento y la pérdida de transmisión. El principio clave es hacer coincidir la fibra NA con la NA receptora del espectrómetro, y también con cualquier lente o espejo cóncavo en el camino óptico para evitar el desperdicio de energía luminosa.

Los valores de NA comunes para fibras multimodo incluyen 0,1, 0,22, 0,39 y 0,5. El estándar de la industria es NA 0,22. Para este NA, el diámetro del punto de luz después de una distancia de propagación de 50 mm es de aproximadamente 22 mm y después de 100 mm es de aproximadamente 44 mm. Este comportamiento de divergencia guía el diseño del camino óptico y la elección de los componentes auxiliares.

El NA de una fibra óptica determina su ángulo de divergencia del haz.

Cuando se utiliza una fibra óptica junto con una lente o un espejo cóncavo, los valores de NA deben coincidir lo más posible para evitar la pérdida de energía.

La NA de un espectrómetro representa el ángulo máximo de aceptación de la luz entrante: efectivamente, la NA de su espejo cóncavo interno. Condiciones coincidentes:

• Si la fibra NA ≤ espectrómetro NA: Se acepta y utiliza toda la luz incidente.
• Si la fibra NA > espectrómetro NA: Parte de la energía luminosa no se puede recibir, lo que provoca una pérdida de señal.

El valor NA de un espectrómetro es el valor NA de su espejo cóncavo interno.

Al recopilar señales ópticas, además de utilizar conducción de fibra óptica, también se puede emplear acoplamiento óptico en espacio libre. Este método utiliza una lente para enfocar luz paralela en el espectrómetro. En una trayectoria óptica de espacio libre, la apertura numérica (NA) de la lente debe coincidir con la del espectrómetro, y la rendija del espectrómetro debe colocarse en el punto focal de la lente para lograr un alto rendimiento óptico.

Acoplamiento óptico en espacio libre

Recomendaciones específicas del producto del espectrómetro modular JINSP:

Los espectrómetros de transmisión JINSP (serie ST) están diseñados con una NA receptora grande de 0,25. Pueden aceptar completamente la luz de fibras multimodo NA 0.22 estándar de la industria sin adaptación adicional, lo que garantiza un uso eficiente de la energía luminosa.

Acerca de JINSP Company Limited

JINSP ha desarrollado una gama de espectrómetros, incluidos espectrómetros de fibra óptica en miniatura, espectrómetros de fibra óptica de alta resolución, espectrómetros de transmisión y espectrómetros NIR en miniatura. También admitimos la personalización de parámetros ópticos convencionales, tamaño, funciones de software, interfaces de comunicación y más.