기사 2: 광섬유 분광계란 무엇이며 적절한 슬릿과 광섬유를 어떻게 선택합니까?
광섬유 분광계는 현재 지배적인 종류의 분광계를 대표합니다.이 범주의 분광계는 광섬유 점퍼라고도 하는 광섬유 케이블을 통해 광 신호를 전송할 수 있어 스펙트럼 분석 및 시스템 구성의 유연성과 편의성이 향상됩니다.일반적으로 300mm ~ 600mm 범위의 초점 거리를 갖추고 스캐닝 격자를 사용하는 기존의 대형 실험실 분광계와 달리 광섬유 분광계는 고정 격자를 사용하므로 회전 모터가 필요하지 않습니다.이러한 분광계의 초점 거리는 일반적으로 200mm 범위에 있거나 30mm 또는 50mm로 더 짧을 수도 있습니다.이러한 장비는 크기가 매우 작으며 일반적으로 소형 광섬유 분광계라고 합니다.
소형 섬유 분광계
소형 광섬유 분광계는 소형, 비용 효율성, 빠른 감지 기능 및 놀라운 유연성으로 인해 산업에서 더욱 널리 사용됩니다.소형 광섬유 분광계는 일반적으로 슬릿, 오목 거울, 격자, CCD/CMOS 감지기 및 관련 구동 회로로 구성됩니다.USB 케이블이나 직렬 케이블을 통해 호스트 컴퓨터(PC) 소프트웨어에 연결되어 스펙트럼 데이터 수집을 완료합니다.
광섬유 분광계 구조
광섬유 분광계에는 광섬유 인터페이스 어댑터가 장착되어 있으며 광섬유에 대한 안전한 연결을 제공합니다.SMA-905 파이버 인터페이스는 대부분의 광섬유 분광계에 사용되지만 일부 응용 분야에는 FC/PC 또는 10mm 직경 원통형 멀티 코어 파이버 인터페이스와 같은 비표준 파이버 인터페이스가 필요합니다.
SMA905 파이버 인터페이스(검은색), FC/PC 파이버 인터페이스(노란색).FC/PC 인터페이스에는 위치 지정을 위한 슬롯이 있습니다.
광 신호는 광섬유를 통과한 후 먼저 광 슬릿을 통과합니다.소형 분광계는 일반적으로 슬릿 폭이 고정되어 있는 조정 불가능한 슬릿을 사용합니다.반면, JINSP 광섬유 분광계는 다양한 사양에서 10μm, 25μm, 50μm, 100μm 및 200μm의 표준 슬릿 폭을 제공하며 사용자 요구 사항에 따라 사용자 정의도 가능합니다.
슬릿 폭의 변화는 일반적으로 광속과 광학 해상도에 영향을 미칠 수 있으며, 이 두 매개변수는 상충 관계를 나타냅니다.슬릿 폭이 좁을수록 광속은 감소하지만 광학 해상도는 높아집니다.광속을 증가시키기 위해 슬릿을 확장하는 것은 한계가 있거나 비선형적이라는 점에 유의하는 것이 중요합니다.마찬가지로, 슬릿을 줄이면 달성 가능한 해상도에 제한이 있습니다.사용자는 광속이나 광학 해상도를 우선시하는 등 실제 요구 사항에 따라 적합한 슬릿을 평가하고 선택해야 합니다.이와 관련하여 JINSP 광섬유 분광계에 대해 제공되는 기술 문서에는 슬릿 폭과 해당 분해능 수준을 연관시키는 포괄적인 표가 포함되어 있어 사용자에게 귀중한 참고 자료가 됩니다.
좁은 간격
슬릿 분해능 비교표
분광계 시스템을 설정하는 동안 사용자는 분광계의 슬릿 위치로 신호를 수신하고 전송하기 위해 적절한 광섬유를 선택해야 합니다.광섬유를 선택할 때 세 가지 중요한 매개변수를 고려해야 합니다.첫 번째 매개변수는 코어 직경으로, 5μm, 50μm, 105μm, 200μm, 400μm, 600μm 및 1mm를 초과하는 더 큰 직경을 포함한 다양한 가능성으로 제공됩니다.코어 직경을 늘리면 광섬유의 프런트 엔드에서 수신되는 에너지가 향상될 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.그러나 슬릿의 폭과 CCD/CMOS 검출기의 높이는 분광계가 수신할 수 있는 광학 신호를 제한합니다.따라서 코어 직경이 증가한다고 해서 반드시 감도가 향상되는 것은 아닙니다.사용자는 실제 시스템 구성에 따라 적절한 코어 직경을 선택해야 합니다.50μm 슬릿 구성의 SR50C 및 SR75C와 같은 모델에서 선형 CMOS 감지기를 사용하는 B&W Tek 분광기의 경우 신호 수신을 위해 코어 직경 200μm 광섬유를 사용하는 것이 좋습니다.SR100B 및 SR100Z와 같은 모델의 내부 영역 CCD 검출기가 있는 분광기의 경우 신호 수신을 위해 400μm 또는 600μm와 같은 더 두꺼운 광섬유를 고려하는 것이 적합할 수 있습니다.
다양한 광섬유 직경
슬릿에 결합된 광섬유 신호
두 번째 측면은 광섬유의 작동 파장 범위와 재료입니다.광섬유 재료에는 일반적으로 High-OH(고수산기), Low-OH(저수산기) 및 UV 저항성 섬유가 포함됩니다.재료마다 파장 투과 특성이 다릅니다.High-OH 광섬유는 일반적으로 자외선/가시광선 범위(UV/VIS)에 사용되는 반면, Low-OH 광섬유는 근적외선(NIR) 범위에 사용됩니다.자외선 범위의 경우 특수 자외선 방지 섬유를 고려해야 합니다.사용자는 작동 파장에 따라 적절한 광섬유를 선택해야 합니다.
세 번째 측면은 광섬유의 개구수(NA) 값입니다.광섬유의 방출 원리로 인해 광섬유 끝에서 방출된 빛은 NA 값으로 특징지어지는 특정 발산각 범위 내로 제한됩니다.다중모드 광섬유는 일반적으로 공통 옵션으로 NA 값이 0.1, 0.22, 0.39, 0.5입니다.가장 일반적인 0.22 NA를 예로 들면, 50mm 이후 광섬유의 스폿 직경은 약 22mm이고, 100mm 이후에는 직경이 44mm임을 의미합니다.분광계를 설계할 때 제조업체는 일반적으로 최대 에너지 수신을 보장하기 위해 광섬유의 NA 값을 최대한 가깝게 일치시키는 것을 고려합니다.또한 광섬유의 NA 값은 광섬유 앞단의 렌즈 결합과 관련이 있습니다.또한 신호 손실을 방지하려면 렌즈의 NA 값을 광섬유의 NA 값과 최대한 가깝게 일치시켜야 합니다.
광섬유의 NA 값은 광섬유 빔의 발산 각도를 결정합니다.
광섬유를 렌즈 또는 오목 거울과 함께 사용하는 경우 에너지 손실을 방지하려면 NA 값을 최대한 가깝게 일치시켜야 합니다.
광섬유 분광계는 NA(개구수) 값에 따라 결정된 각도로 빛을 수신합니다.입사광의 NA가 분광계의 NA보다 작거나 같을 경우 입사 신호는 완전히 활용됩니다.입사광의 NA가 분광계의 NA보다 클 때 에너지 손실이 발생합니다.광섬유 전송 외에도 자유 공간 광학 커플링을 사용하여 광 신호를 수집할 수 있습니다.여기에는 렌즈를 사용하여 평행광을 슬릿으로 수렴하는 작업이 포함됩니다.자유 공간 광학 경로를 사용할 때는 분광계의 NA 값과 일치하는 NA 값을 가진 적절한 렌즈를 선택하는 동시에 분광계의 슬릿이 렌즈의 초점에 위치하여 최대 광속을 달성하도록 하는 것이 중요합니다.
자유 공간 광학 커플링
게시 시간: 2023년 12월 13일