Bir Spektrometre İçin Doğru Optik Elyafı Seçmek: Pratik Bir Rehber

Bir spektrometre sistemi için uygun bir optik fiberin seçilmesi, sinyal iletim verimliliğinin ve ölçüm doğruluğunun sağlanması açısından önemlidir. Yanlış bir seçim sinyal kaybına veya kaynakların israfına yol açabilir.

JINSP spektrometrelerinin özelliklerini temel alan bu kılavuz, üç temel fiber parametresini kapsar:çekirdek çapı, çalışma bandı/malzemesi ve sayısal açıklık (NA). Ürünlerimize özel tavsiyelerin yanı sıra elyaf seçimine yönelik pratik ipuçları da verilmektedir.

1. Çekirdek Çapı – Daha Büyük Her Zaman Daha İyi Değildir; Dedektörü Eşleştirmek Önemlidir

Çekirdek çapları 5 μm, 50 μm, 100 μm, 200 μm, 400 μm, 600 μm ve hatta 1 mm veya daha fazlasına kadar çeşitli seçeneklerle sunulmaktadır. Daha büyük bir çekirdek çapı giriş ucunda daha fazla ışık toplayabilirken, spektrometrenin alım yeteneği yarık genişliği ve dedektörün ışığa duyarlı alanının yüksekliği ile sınırlıdır. Bu nedenle daha büyük her zaman daha iyi değildir.

Farklı fiber çekirdek çapları

Bir yarığa fiber sinyal bağlantısı

JINSP fiber optik spektrometre ürününe özel öneriler:

• Doğrusal CMOS dedektörlü spektrometreler (SR50C, SR75C): 200 μm çekirdek çaplı fiber önerilir.
• Alan CCD dedektörlü spektrometreler (SR100B, SR100Z, SR100Q, ST90S, ST100S, vb.): Çoklu fiber demetlerinin yanı sıra 400 μm veya 600 μm'lik daha büyük bir çekirdek çapı kullanılabilir.

Çoklu fiber demetleri, verimli ışık toplama için giriş ucunda dairesel bir düzenlemeye ve alan CCD dedektörüne daha iyi uyum sağlamak için çıkış ucunda doğrusal bir düzenlemeye sahiptir.

2. Çalışma Dalga Boyu ve Fiber Malzeme – İletim Kaybını Önlemek için Malzemeyi Bantla Eşleştirin

Bir optik fiberin iletim performansı, malzemesine bağlıdır. Farklı malzemeler dalga boyu geçirgenliğinde önemli farklılıklar gösterir. Temel prensip, gerçek çalışma bandına uygun bir fiber malzeme seçmektir. Uyumsuz bir malzemenin kullanılması, düşük ışık geçirgenliğine ve ciddi sinyal zayıflamasına neden olacaktır.

Farklı bant uygunluğuna sahip üç ana tip fiber malzeme mevcuttur:

• Yüksek OH fiber: UV/Görünür (UV/VIS) bantlar için
• Düşük OH fiber: Yakın kızılötesi (NIR) bantlar için
• UV'ye dayanıklı fiber: Saf UV bant ölçümleri için özel olarak tasarlanmıştır

JINSP modüler sepktrometre ürüne özel öneriler:

• SR50C, SR75C, SR100B spektrometreleri (UV-VIS-NIR aralığı, 200–1000 nm): Yüksek OH fiberleri kullanın.
• SR50R17, SR100N17/N25 spektrometreleri (NIR aralığı, 900–2500 nm): Düşük OH fiberleri kullanın.

3. Sayısal Açıklık (NA) – Işık Çıkışını En Üst Düzeye Çıkarmak için Eşleştirmeyi Sağlayın
NA, bir fiberin ışık kabul ve emisyon açısını tanımlar, fiber çıkışındaki ışığın sapma açısını doğrudan etkiler ve birleştirme verimliliğini ve iletim kaybını etkiler. Temel prensip, fiber NA'yı spektrometrenin alıcı NA'sıyla ve ayrıca ışık enerjisinin boşa harcanmasını önlemek için optik yoldaki herhangi bir mercek veya içbükey aynayla eşleştirmektir.

Çok modlu fiberler için ortak NA değerleri arasında 0,1, 0,22, 0,39 ve 0,5 bulunur. Endüstri standardı NA 0,22'dir. Bu NA için, ışık noktası çapı 50 mm'lik bir yayılma mesafesinden sonra yaklaşık 22 mm, 100 mm'den sonra ise yaklaşık 44 mm'dir. Bu sapma davranışı, optik yolun düzenini ve yardımcı bileşenlerin seçimini yönlendirir.

Bir optik fiberin NA'sı onun ışın sapma açısını belirler

Bir optik fiber, bir mercek veya içbükey ayna ile birlikte kullanıldığında, enerji kaybını önlemek için NA değerleri mümkün olduğunca yakın eşleştirilmelidir.

Bir spektrometrenin NA'sı, gelen ışık için maksimum kabul açısını temsil eder; etkili bir şekilde dahili içbükey aynanın NA'sı. Eşleşen koşullar:

• Fiber NA ≤ spektrometre NA ise: Gelen tüm ışık kabul edilir ve kullanılır.
• Fiber NA > spektrometre NA ise: Işık enerjisinin bir kısmı alınamaz, bu da sinyal kaybına neden olur.

Bir spektrometrenin NA değeri, içbükey aynasının NA değeridir.

Optik sinyalleri toplarken, fiber optik iletimi kullanmanın yanı sıra, boş alan optik bağlantısı da kullanılabilir. Bu yöntemde paralel ışığı spektrometreye odaklamak için bir mercek kullanılır. Serbest uzay optik yolunda, merceğin sayısal açıklığı (NA) spektrometreninkiyle eşleşmelidir ve yüksek optik verim elde etmek için spektrometrenin yarığı merceğin odak noktasında konumlandırılmalıdır.

Boş alan optik bağlantısı

JINSP modüler spektrometre ürününe özel öneriler:

JINSP transmisyon spektrometreleri (ST serisi), 0,25'lik büyük bir alıcı NA ile tasarlanmıştır. Ek bir adaptasyon gerektirmeden endüstri standardı NA 0,22 çok modlu fiberlerden gelen ışığı tamamen kabul edebilirler ve böylece ışık enerjisinin verimli kullanılmasını sağlarlar.

JINSP Company Limited Hakkında

JINSP, minyatür fiber optik spektrometreler, yüksek çözünürlüklü fiber optik spektrometreler, iletim spektrometreleri ve minyatür NIR spektrometreleri dahil olmak üzere bir dizi spektrometre geliştirmiştir. Ayrıca geleneksel optik parametrelerin, boyutun, yazılım fonksiyonlarının, iletişim arayüzlerinin ve daha fazlasının özelleştirilmesini de destekliyoruz.