Makale 2: Fiber optik spektrometre nedir ve uygun yarık ve fiberi nasıl seçersiniz?
Fiber optik spektrometreler şu anda spektrometrelerin baskın sınıfını temsil etmektedir.Bu spektrometre kategorisi, optik sinyallerin, genellikle fiber optik atlama teli olarak adlandırılan bir fiber optik kablo aracılığıyla iletilmesine olanak tanır ve bu, spektral analiz ve sistem konfigürasyonunda gelişmiş esneklik ve rahatlığı kolaylaştırır.Tipik olarak 300 mm'den 600 mm'ye kadar değişen odak uzunluklarıyla donatılmış ve tarama ızgaraları kullanan geleneksel büyük laboratuvar spektrometrelerinin aksine, fiber optik spektrometreler, dönen motorlara olan ihtiyacı ortadan kaldıran sabit ızgaralar kullanır.Bu spektrometrelerin odak uzunlukları tipik olarak 200 mm aralığındadır veya 30 mm veya 50 mm'ye kadar daha kısa da olabilirler.Bu cihazların boyutları oldukça kompakttır ve genellikle minyatür fiber optik spektrometreler olarak anılırlar.
Minyatür Fiber Spektrometre
Minyatür fiber optik spektrometre, kompaktlığı, maliyet etkinliği, hızlı algılama yetenekleri ve dikkate değer esnekliği nedeniyle endüstrilerde daha popülerdir.Minyatür fiber optik spektrometre tipik olarak bir yarık, içbükey ayna, ızgara, CCD/CMOS detektörü ve ilgili sürücü devresinden oluşur.Spektral veri toplamayı tamamlamak için ana bilgisayar (PC) yazılımına bir USB kablosu veya seri kablo aracılığıyla bağlanır.
Fiber optik spektrometre yapısı
Fiber optik spektrometre, fiber optik için güvenli bir bağlantı sağlayan bir fiber arayüz adaptörüyle donatılmıştır.SMA-905 fiber arayüzleri çoğu fiber optik spektrometrede kullanılır, ancak bazı uygulamalar FC/PC veya 10 mm çaplı silindirik çok çekirdekli fiber arayüzü gibi standart dışı fiber arayüzleri gerektirir.
SMA905 fiber arayüzü (siyah), FC/PC fiber arayüzü (sarı).Konumlandırma için FC/PC arayüzünde bir yuva bulunmaktadır.
Optik sinyal, optik fiberden geçtikten sonra ilk olarak optik bir yarıktan geçecektir.Minyatür spektrometreler genellikle yarık genişliğinin sabit olduğu, ayarlanamayan yarıklar kullanır.JINSP fiber optik spektrometre ise çeşitli spesifikasyonlarda 10μm, 25μm, 50μm, 100μm ve 200μm standart yarık genişlikleri sunar ve kullanıcı gereksinimlerine göre özelleştirmeler de mevcuttur.
Yarık genişliklerindeki değişiklik genellikle ışık akısını ve optik çözünürlüğü etkileyebilir; bu iki parametre bir değiş-tokuş ilişkisi sergiler.Yarık genişliği ne kadar dar olursa, optik çözünürlük de o kadar yüksek olur, ancak ışık akısının azalması pahasına.Işık akısını artırmak için yarığı genişletmenin sınırlamaları olduğunu veya doğrusal olmadığını unutmamak önemlidir.Benzer şekilde, yarığın azaltılmasının ulaşılabilir çözünürlük üzerinde sınırlamaları vardır.Kullanıcılar, ışık akışına veya optik çözünürlüğe öncelik vermek gibi gerçek gereksinimlerine uygun olarak uygun yarığı değerlendirmeli ve seçmelidir.Bu bağlamda, JINSP fiber optik spektrometreler için sağlanan teknik belgeler, yarık genişliklerini karşılık gelen çözünürlük seviyeleriyle ilişkilendiren ve kullanıcılar için değerli bir referans görevi gören kapsamlı bir tablo içerir.
Dar bir boşluk
Yarık Çözünürlük Karşılaştırma Tablosu
Kullanıcıların bir spektrometre sistemi kurarken sinyallerin alınması ve spektrometrenin yarık konumuna iletilmesi için uygun optik fiberleri seçmeleri gerekmektedir.Optik fiberleri seçerken üç önemli parametrenin dikkate alınması gerekir.İlk parametre, 5μm, 50μm, 105μm, 200μm, 400μm, 600μm ve hatta 1 mm’nin ötesinde daha büyük çaplar dahil olmak üzere çeşitli olasılıklarda mevcut olan çekirdek çapıdır.Çekirdek çapının arttırılmasının, optik fiberin ön ucunda alınan enerjiyi artırabileceğinin dikkate alınması önemlidir.Ancak yarığın genişliği ve CCD/CMOS detektörünün yüksekliği, spektrometrenin alabileceği optik sinyalleri sınırlar.Dolayısıyla çekirdek çapının arttırılması hassasiyeti mutlaka artırmaz.Kullanıcılar, gerçek sistem konfigürasyonuna göre uygun çekirdek çapını seçmelidir.SR50C ve SR75C gibi modellerde doğrusal CMOS dedektörleri kullanan B&W Tek spektrometreleri için, 50μm yarık konfigürasyonunda, sinyal alımı için 200μm çekirdek çapında bir optik fiber kullanılması önerilir.SR100B ve SR100Z gibi modellerde dahili alan CCD dedektörlerine sahip spektrometreler için sinyal alımı için 400μm veya 600μm gibi daha kalın optik fiberlerin dikkate alınması uygun olabilir.
Farklı optik fiber çapları
Yarığa bağlanan fiber optik sinyal
İkinci husus, optik fiberlerin çalışma dalga boyu aralığı ve malzemeleridir.Optik fiber malzemeleri tipik olarak Yüksek-OH (yüksek hidroksil), Düşük-OH (düşük hidroksil) ve UV'ye dirençli fiberleri içerir.Farklı malzemeler farklı dalga boyu iletim özelliklerine sahiptir.Yüksek-OH optik fiberler tipik olarak ultraviyole/görünür ışık aralığında (UV/VIS) kullanılırken, Düşük-OH fiberler yakın kızılötesi (NIR) aralığında kullanılır.Ultraviyole aralığı için UV'ye dayanıklı özel fiberler dikkate alınmalıdır.Kullanıcılar çalışma dalga boylarına göre uygun optik fiberi seçmelidir.
Üçüncü husus, optik fiberlerin sayısal açıklık (NA) değeridir.Optik fiberlerin emisyon prensiplerinden dolayı, fiber ucundan yayılan ışık, NA değeri ile karakterize edilen belirli bir sapma açısı aralığı içinde sınırlandırılır.Çok modlu optik fiberler genellikle ortak seçenekler olarak 0,1, 0,22, 0,39 ve 0,5 NA değerlerine sahiptir.En yaygın 0,22 NA'yı örnek alırsak, fiberin nokta çapının 50 mm'den sonra yaklaşık 22 mm, 100 mm'den sonra çapının 44 mm olduğu anlamına gelir.Bir spektrometre tasarlarken, üreticiler genellikle maksimum enerji alımını sağlamak için optik fiberin NA değerini mümkün olduğunca yakın eşleştirmeyi düşünürler.Ek olarak, optik fiberin NA değeri, fiberin ön ucundaki lenslerin bağlanmasıyla ilgilidir.Sinyal kaybını önlemek için merceğin NA değeri de fiberin NA değerine mümkün olduğunca yakın bir şekilde eşleştirilmelidir.
Optik fiberin NA değeri, optik ışının sapma açısını belirler
Optik fiberler mercekler veya içbükey aynalarla birlikte kullanıldığında, enerji kaybını önlemek için NA değeri mümkün olduğunca yakın eşleştirilmelidir.
Fiber optik spektrometreler ışığı NA (Sayısal Açıklık) değerine göre belirlenen açılarda alır.Gelen ışığın NA'sı o spektrometrenin NA'sından küçük veya ona eşitse olay sinyali tam olarak kullanılacaktır.Gelen ışığın NA'sı spektrometrenin NA'sından büyük olduğunda enerji kaybı meydana gelir.Işık sinyallerini toplamak için fiber optik iletime ek olarak boş alan optik bağlantısı da kullanılabilir.Bu, paralel ışığın mercekler kullanılarak bir yarığa dönüştürülmesini içerir.Boş alan optik yollarını kullanırken, spektrometrenin değeriyle eşleşen NA değerine sahip uygun lenslerin seçilmesi önemlidir; aynı zamanda maksimum ışık akısı elde etmek için spektrometre yarığının lensin odağına konumlandırılmasını da sağlamak önemlidir.
Boş alan optik bağlantısı
Gönderim zamanı: 13 Aralık 2023