Каковы компромиссы для различных вариантов подключения светодиода к оптическому волокну?

Я пытаюсь соединить белый светодиод с пучком волокон, который состоит из нескольких 30 мкм волокон кварца. Внешний диаметр пучка составляет порядка 0,5 мм. NA волокна составляет 0,87, а весь пучок помещен в наконечник из нержавеющей стали диаметром 0,125 дюйма. Я читал о различных способах соединения - от шариковой линзы до приклеивания волокна непосредственно к светодиоду. умри.

Мне любопытно, если у кого-то есть опыт, делающий что-то подобное. Кто-нибудь может выделить преимущества / недостатки различных методов? Являются ли основные компромиссы стоимость против эффективности передачи? Если да, то какие методы на каком конце спектра?

Стоит заявить, что я не продаю ни один конкретный светодиод, но я экспериментировал с простым удерживанием обоймы над LXML-PWC2 - тонны света (достаточно для моего применения) с iF ~ 400 мА . Это было бы разумным решением, за исключением того, что эффективность передачи ужасна (очевидно), поэтому я должен использовать больше тока, чем хотелось бы. В результате получается довольно большой радиатор, который я хотел бы сжать или угробить все вместе.

«Типичное» волокно для связи имеет диаметр 9, 50 или 62,5 мкм в сердечнике, но есть оболочка 125 мкм, которая также необходима для работы волокна. Существует также 900 мкм сердцевина пластикового оптического волокна. Что там для освещения, я не уверен. Очевидно, вы не работаете с одним из типов, с которыми я знаком.

Но ключевым моментом является то, что ядро ​​меньше, чем оболочка. И свет, связанный с волокном, будет (в лучшем случае) тем, что падает на сердечник. С .87 NA вы, вероятно, получите довольно близко к этому идеалу. Так что я просто сделаю некоторые цифры. Скажем, у вас есть ядро ​​30 мкм в оболочке 60 мкм. В целом, максимальная эффективность связывания можно ожидать от равномерного освещения конца пучка волокон составляет 30 ² /60 ² или 25%.

Тогда есть фактор плотности упаковки круглых предметов в область (промежутки между волокнами в пучке), который, я считаю, составляет около 78% в лучшем случае.

И потеря отражения около 4% для света, попадающего в стекло из воздуха.

Сложите все это, (.25) x (.78) x (.96), и вы получите около 19% наилучшей эффективности связи. (Вам нужно будет пересчитать это, зная правильный коэффициент для первого семестра)

Если вы приближаетесь к этому, я бы сказал, что у вас все хорошо.

Конечно, не мешало бы найти светодиод, который излучает в узком конусе вместо более половины всего пространства, или даже добавить какой-нибудь объектив, чтобы сфокусировать свет на области пучка волокон. Но, как правило, ваше лучшее соединение не будет таким уж замечательным.

Что ж, ваш выбор белого светодиода - это наихудший из возможных вариантов, если вам просто не нужен белый свет для вашего приложения. Причина в том, что белые светодиоды имеют значительно более низкую яркость, чем цветные светодиоды, потому что свет излучается из люминофора, который имеет большую площадь поверхности, по сравнению с голым светодиодным кристаллом из цветного светодиода.

Объектив не очень поможет, если только вы не можете получить голый светодиод без соединительных проводов, чтобы мешать оптике, и вам будет трудно найти достаточно маленький объектив с достаточно большим рабочим NA и достаточно низким аберрации, чтобы на самом деле работать правильно. Вы должны сфокусировать реальное изображение голой матрицы на конце пучка волокон. Но вы никогда не сможете получить яркость изображения, превышающую яркость источника. (запрет второго закона).

Лучше всего (при условии, что вам действительно нужен этот белый свет), это найти небольшой светодиод с плоской поверхностью (похожий на чип) и приклеить его к концу пучка волокон прозрачным клеем с наименьшим возможным расстоянием между волокном и светодиод.