¿Cuáles son las ventajas y desventajas de las distintas opciones que unen un LED a una fibra óptica?

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Estoy tratando de acoplar un LED blanco a un paquete de fibra que consta de varias fibras de sílice de 30 uM. El diámetro exterior del haz es del orden de 0,5 mm. El NA de la fibra es .87 y todo el paquete se coloca en una férula de acero inoxidable que tiene .125 "de diámetro. He leído sobre diferentes métodos de acoplamiento, desde una lente esférica hasta pegar la fibra directamente sobre el LED morir.

Tengo curiosidad si alguien tiene experiencia haciendo algo como esto. ¿Puede alguien delinear las ventajas / desventajas de los diversos métodos? ¿Son las principales ventajas y desventajas el costo de la eficiencia de transmisión? Si es así, ¿qué métodos hay en qué extremo del espectro?

Vale la pena indicar que no estoy vendido en ningún LED en particular, pero he experimentado simplemente sosteniendo la férula sobre LXML-PWC2 : entra mucha luz (suficiente para mi aplicación) con iF ~ 400mA. Esta sería una solución razonable, excepto que la eficiencia de la transferencia es terrible (obviamente), así que tengo que usar más corriente de la que me gustaría. El resultado es un disipador de calor bastante grande, que me gustaría encoger o deshacerme por completo.

    
pregunta Doov

2 respuestas

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La fibra "típica" para la comunicación es de 9, 50 o 62.5 um de diámetro en el núcleo, pero hay un revestimiento de 125 um que también es necesario para que la fibra funcione. También hay 900 um de fibra óptica de plástico. Lo que hay por ahí para la iluminación, no estoy seguro. Claramente no estás trabajando con uno de los tipos con los que estoy familiarizado.

Pero, el punto clave es que el núcleo es más pequeño que el revestimiento. Y la luz acoplada en la fibra será (en el mejor de los casos) lo que caiga en el núcleo. Con .87 NA probablemente te acercarás mucho a este ideal. Así que voy a inventar algunos números. Digamos que tienes un núcleo de 30 um en un revestimiento de 60 um. En general, la máxima eficiencia de acoplamiento que se podría esperar al iluminar uniformemente el final del haz de fibras es 30 2 / 60 2 o 25%.

Luego hay un factor para la densidad de empaque de los objetos redondos en un área (los espacios entre las fibras en el paquete) que creo que es aproximadamente el 78% del mejor de los casos.

Y una pérdida de reflexión de alrededor del 4% para la luz que entra al vidrio desde el aire.

Sume todo esto, (.25) x (.78) x (.96), y tiene aproximadamente un 19% de eficiencia de acoplamiento en el mejor de los casos. (Deberá volver a calcular esto sabiendo el factor correcto para el primer término)

Si te estás acercando a esto, diría que en realidad lo estás haciendo bastante bien.

Por supuesto, no estaría mal encontrar un LED que se emita en un cono estrecho en lugar de más de la mitad de todo el espacio, o incluso agregar algún tipo de lente para enfocar la luz en el área del haz de fibras. Pero, en general, su mejor acoplamiento de casos aún no va a ser tan bueno.

    
respondido por el The Photon
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Bueno, su elección de un LED blanco es la peor elección posible que podría hacer, a menos que simplemente tenga que tener luz blanca para su aplicación. La razón es que los LED blancos tienen una luminancia significativamente menor que los LED de colores, porque la luz se emite desde un fósforo que tiene una gran área de superficie, en comparación con el LED desnudo de un LED de color.

Una lente no ayudará mucho, a menos que pueda obtener un LED de matriz desnuda sin cables de conexión para interponerse en el camino de la óptica, y tendrá dificultades para encontrar una lente lo suficientemente pequeña con una NA de operación lo suficientemente grande. y aberraciones lo suficientemente bajas para funcionar realmente correctamente. Tendría que enfocar una imagen real del dado desnudo, en el extremo del haz de fibras. Pero nunca se puede conseguir que la luminancia de la imagen supere la de la fuente. (prohibición de la segunda ley).

La mejor apuesta (asumiendo que realmente tienes que tener esa luz blanca), es encontrar un pequeño LED de superficie plana (similar a un chip) y pegarlo en el extremo del haz de fibras con un pegamento transparente, con el menor espacio posible entre La fibra y el LED.

    
respondido por el user28555

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