एक ऑप्टिकल फाइबर के लिए एक एलईडी युग्मन विभिन्न विकल्पों के लिए व्यापार क्या हैं?

Question

मैं एक फाइबर बंडल के लिए एक सफेद एलईडी को युगल करने की कोशिश कर रहा हूं जिसमें कई 30 यूएम सिलिका फाइबर शामिल हैं। बंडल बाहरी व्यास .5 मिमी के क्रम पर है। फाइबर का NA है .87 और पूरे बंडल को एक स्टेनलेस स्टील के बुरादे में रखा जाता है जो कि .125 "व्यास का है। मैंने युग्मन के विभिन्न तरीकों के बारे में पढ़ा है - एक बॉल लेंस से सब कुछ सीधे एलईडी पर फाइबर को gluing करने के लिए मर जाते हैं।

अगर किसी को ऐसा कुछ करने का अनुभव है तो मैं उत्सुक हूं। किसी को भी विभिन्न तरीकों के फायदे / नुकसान पहुंचा सकते हैं? क्या मुख्य ट्रेडऑफ़ लागत बनाम ट्रांसमिशन दक्षता है? यदि ऐसा है तो स्पेक्ट्रम के किस छोर पर कौन से तरीके हैं?

यह बताने योग्य है कि मैं किसी विशेष एलईडी पर नहीं बेचा गया हूं, लेकिन मैंने एलएक्सएमएल-पीडब्लूसी 2 से अधिक सामी को पकड़कर प्रयोग किया है - iF ~ 400mA के साथ प्रकाश का टन (मेरे आवेदन के लिए पर्याप्त) में आता है। यह एक उचित समाधान होगा, सिवाय इसके कि स्थानांतरण की दक्षता भयानक (स्पष्ट रूप से) है, इसलिए मुझे अपनी इच्छा से अधिक वर्तमान का उपयोग करना होगा। परिणाम एक बड़ी गर्मी सिंक है, जिसे मैं सभी को एक साथ सिकोड़ना या खोदना चाहूंगा।

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क्या आप बता सकते हैं कि एप्लिकेशन क्या है, या कम से कम कितने प्रकाश की आवश्यकता है, और देखने के अंत में किस प्रसार की आवश्यकता है? मॉडल रेलयात्री अक्सर अंतः उत्सर्जक फाइबर का उपयोग लेंस के असतत 3 मिमी एलईडी के सिर से चिपके हुए, या एक पारदर्शी कोण और तंग बॉन्डिंग (जंक्शन पर कोई हवा नहीं) का उपयोग करके छोटे कोण एसएमडी एलईडी से करते हैं। आउटपुट अंत में, टिप में दबाए गए एक टांका लगाने वाला लोहा थोड़ा मशरूम बनाता है जो प्रकाश को अच्छी तरह से उत्सर्जित करता है।

— अंडो घोष

बंडल में कितने फाइबर हैं?

— फोटॉन

आवेदन एक छोटी मात्रा रोशन करने के लिए है - 1.5cm ^ 3। मैं वास्तव में प्रकाश की मात्रा को निर्दिष्ट करने के लिए नहीं जानता कि मुझे यह "अच्छा लग रहा है" कहने के लिए गुणात्मक रूप से अन्य की आवश्यकता है। मुझे पता है कि निराशा होती है ... उच्च शक्ति के साथ मुझे प्रकाश की सही मात्रा प्राप्त होती है। यदि मुझे स्थानांतरण की दक्षता के रूप में अनुमान लगाना होता तो मैं इसे 10% से कम पार्क करता। मुझे लगता है कि वहाँ से मैं एक जवाब में वापस आ सकता हूं और कह सकता हूं कि @ iF = 400 mA का नेतृत्व लगभग 150 lumens कर रहा है। अगर मैं 10% स्थानांतरण मान लेता हूं, तो मैं इसे ~ 15 लुमेन के अपेक्षित प्रकाश कह सकता हूं। हालांकि यह एक बहुत बड़ा

— स्वैग है

@ मैं मानता हूं कि बंडल में लगभग 50 फाइबर हैं, लेकिन मैं दोबारा जांच करूंगा।

— डोव

कुछ स्पष्टीकरण - वास्तव में ~ 50 फाइबर हैं, लेकिन NA मेरे विचार से अधिक है - .87। इसके अतिरिक्त प्रत्येक फाइबर का व्यास मेरे विचार से छोटा है - 30 यूएम।

— Doov

Answer 1

संचार के लिए "विशिष्ट" फाइबर कोर में 9, 50, या 62.5 um व्यास है, लेकिन 125 उम क्लैडिंग है जो फाइबर के काम करने के लिए भी आवश्यक है। 900 um कोर प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर भी है। वहाँ रोशनी के लिए क्या है, मुझे यकीन नहीं है। स्पष्ट रूप से आप एक प्रकार के साथ काम नहीं कर रहे हैं जिससे मैं परिचित हूं।

लेकिन, मुख्य बिंदु यह है कि कोर क्लैडिंग की तुलना में छोटा है। और फाइबर में युग्मित प्रकाश (सबसे अच्छा मामला) होगा जो कोर पर पड़ता है। .87 NA के साथ आप शायद इस आदर्श के काफी करीब पहुंच जाएंगे। तो मैं अभी कुछ संख्याएँ बनाऊँगा। मान लें कि आपके पास 60 um क्लेडिंग में 30 um कोर है। कुल मिलाकर अधिकतम युग्मन दक्षता आप समान रूप से फाइबर बंडल के अंत रोशन से उम्मीद कर सकता है 30 है ² /60 ² या 25%।

फिर एक क्षेत्र में गोल वस्तुओं की पैकिंग घनत्व (बंडल में फाइबर के बीच अंतराल) के लिए एक कारक है, जो मुझे लगता है कि लगभग 78% सबसे अच्छा मामला है।

और हवा से कांच में प्रवेश करने वाले प्रकाश के लिए लगभग 4% का प्रतिबिंब नुकसान।

इन सभी को जोड़ें, (.25) x (.78) x (.96), और आपके पास लगभग 19% बेस्ट-केस कपलिंग दक्षता है। (आपको पहले शब्द के सही कारक को जानकर पुनः गणना करने की आवश्यकता होगी)

यदि आप इसके पास हो रहे हैं, तो मैं कहूंगा कि आप वास्तव में बहुत अच्छा कर रहे हैं।

बेशक यह एक एलईडी खोजने के लिए चोट नहीं करेगा जो सभी जगह के आधे से अधिक के बजाय एक संकीर्ण शंकु में निकलता है, या फाइबर बंडल के क्षेत्र पर प्रकाश को केंद्रित करने के लिए किसी प्रकार के लेंस को जोड़ने के लिए भी। लेकिन आम तौर पर आपका सबसे अच्छा मामला युग्मन अभी भी यह सब महान नहीं होने जा रहा है।

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जवाब के लिए धन्यवाद। क्या युग्मन दक्षता को मापने का एक अच्छा तरीका है? जब मैंने गेंद को 10% से कम पार्क किया तो यह बस मेरे (गलत) स्वैग पर आधारित थी और फाइबर से कितना प्रकाश निकल रहा था जितना कि आधार / कनेक्शन से कितना प्रकाश निकल रहा था। यह काफी संभव है कि मैं 3% की तरह कुछ नीचे हूं, जिसमें 19% काफी सुधार होगा - कम से कम मैं डायोड पर iF को कम करने और कुछ गर्मी ढीली करने में सक्षम हूं। किस तरह के लेंस समाधान मौजूद हैं और ट्रेडऑफ़ क्या हैं? धन्यवाद!

— डोव

अगर आपके पास सही गियर है तो फाइबर बंडल के आउटपुट को मापना बहुत आसान होना चाहिए। बस एक बड़े क्षेत्र फोटोडेटेक्टर के रूप में संभव के रूप में बंडल लाने के लिए। ये आसानी से उपर्युक्त व्यास के साथ आसानी से उपलब्ध हैं। 125 "। एलईडी का आउटपुट स्वयं मापना कठिन है --- यदि आपको एक बड़ा पर्याप्त फोटोडेटेक्टर मिलता है और इसे पर्याप्त रूप से एलईडी के करीब रखता है, तो आपको संभवतः एक उचित अनुमान मिलेगा। कुल उपलब्ध शक्ति।

— फोटॉन

इस तरह के इंस्ट्रूमेंट-ग्रेड सेंसर (और मीटर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रतिक्रिया को पढ़ने के लिए, यूडब्ल्यू में कैलिब्रेटेड) न्यूपोर्ट, थोरलैब्स जैसी कंपनियों से उपलब्ध हैं। यदि आप इसे तंग बजट पर करना चाहते हैं, तो मुझे यकीन नहीं है कि वास्तव में कहाँ है जाना।

— फोटॉन

जानकारी के लिए बहुत शुक्रिया! सीधे यांत्रिक युग्मन की तुलना में लेंस के लिए कोई सुझाव?

— डोव

Answer 2

अच्छी तरह से एक सफेद एलईडी की आपकी पसंद सबसे खराब संभव विकल्प है जिसे आप बना सकते हैं, जब तक कि आपके पास अपने आवेदन के लिए बस सफेद रोशनी न हो। इसका कारण यह है कि रंगीन एल ई डी की तुलना में सफेद एल ई डी में प्रकाश की तुलना में काफी कम चमक होती है, क्योंकि एक फॉस्फोर से प्रकाश उत्सर्जित किया जाता है जिसमें एक बड़े सतह का क्षेत्र होता है, रंगीन एलईडी की नंगे एलईडी डाई की तुलना में।

एक लेंस ज्यादा मदद करने वाला नहीं है, जब तक कि आप प्रकाशिकी के रास्ते में आने के लिए बॉन्ड तारों के बिना एक नंगे डाई एलईडी प्राप्त नहीं कर सकते हैं, और आपके पास एक कठिन पर्याप्त लेंस है जो एक बड़े पर्याप्त ऑपरेटिंग एनए और कम पर्याप्त के साथ मिल जाएगा। aberrations वास्तव में ठीक से काम करने के लिए। आपको फाइबर बंडल के अंत में, नंगे मरने की वास्तविक छवि पर ध्यान केंद्रित करना होगा। लेकिन आप स्रोत से अधिक छवि की चमक कभी नहीं प्राप्त कर सकते हैं। (दूसरा कानून निषेध)।

सर्वश्रेष्ठ शर्त (यह मानकर कि आपके पास वास्तव में वह सफेद प्रकाश है), एक छोटा सा फ्लैट एलईडी (चिप जैसी) ढूंढना है और फाइबर बंडल के अंत में इसे एक स्पष्ट गोंद के साथ गोंद करना है, जिसमें फाइबर के बीच सबसे छोटा संभव अंतर है। एलईडी।

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मुझे सफेद रोशनी चाहिए। इसलिए सफेद एलईडी। एक लेंस क्यों मदद नहीं करेगा? मेरी समझ यह है कि एक बॉल लेंस इस एप्लिकेशन के लिए एक बुरा विचार नहीं है। एक फ्लैट का नेतृत्व बेहतर क्यों होगा? बस इसके पालन के लिए? आम तौर पर बोलते हुए उनके पास व्यापक फैलाव कोण होता है (इसलिए मैं फाइबर की ओर निर्देशित कम रोशनी को ग्रहण करता हूं)।

— दो

वैसे दो चीजें प्रकाश को आपके फाइबर बंडल में जाने से रोकती हैं। एक फाइबर (कोर) का सतह क्षेत्र है और दूसरा फाइबर का संख्यात्मक एपर्चर (एनए) है। यदि U कोर पर होने वाली घटनाओं का अधिकतम कोण है, जिसे प्रेषित किया जा सकता है, और H कोर का व्यास है, तो NHSin (U) की मात्रा सभी ऑप्टिकल परिवर्तनों के तहत एक अपरिवर्तनीय है। इसे ऑप्टिकल सिन प्रमेय या कभी-कभी लैग्रेंज इंवेरिएंट कहा जाता है। अधिक प्रकाश प्राप्त करने का एकमात्र तरीका स्रोत की चमक (या प्रकाश) बढ़ाना है। एक लेंस ऐसा नहीं कर सकता कि

— गर्भपात के

शायद मुझे समझ में नहीं आ रहा है - क्यों एक लेंस फाइबर में टकराकर प्रकाश की मदद नहीं कर सकता है? मुझे कल्पना करना है कि बंडल में प्रवेश करने से प्रकाश को रोकने वाली एक तीसरी चीज है - बंडल के सापेक्ष प्रकाश की दिशा। आखिरकार अगर मैं बंडल से एलईडी 180 डिग्री को घुमाता हूं तो शून्य प्रकाश बिना किसी सतह क्षेत्र / एनए में जाता है। मुझे समझ में नहीं आता है कि एक लेंस क्यों मदद नहीं कर सकता है - यदि 2 एलईडी एक ही संख्या में फोटॉन का उत्सर्जन करते हैं, लेकिन एक उन्हें छोटे क्षेत्र में वाट्स / मी ^ 2 से छोटे क्षेत्र में उत्सर्जन करता है> बड़े क्षेत्र की तुलना में> मामला। क्या एक लेंस प्रकाश को एक छोटे स्थान (जैसे मेरा फाइबर) पर केंद्रित करने में मदद नहीं कर सकता है?

— दोवप

शायद मैं यह नहीं समझ रहा हूं, लेकिन edmuds ऑप्टिक्स से पूछे जाने वाले प्रश्न पूछें "मैं एक एलईडी से प्रकाश की मात्रा को फाइबर ऑप्टिक में अधिकतम करने का सबसे अच्छा तरीका ढूंढ रहा हूं। मेरे एलईडी और फाइबर को युग्मित करने के लिए सबसे अच्छा विकल्प क्या हैं?" " edmundoptics.com/technical-resources-center/…

— Doov