Artikel 2: Apa itu spektrometer serat optik, dan bagaimana cara memilih celah dan serat yang sesuai?
Spektrometer serat optik saat ini mewakili kelas spektrometer yang dominan.Kategori spektrometer ini memungkinkan transmisi sinyal optik melalui kabel serat optik, sering disebut jumper serat optik, yang memfasilitasi peningkatan fleksibilitas dan kenyamanan dalam analisis spektral dan konfigurasi sistem.Berbeda dengan spektrometer laboratorium besar konvensional yang dilengkapi dengan panjang fokus yang biasanya berkisar antara 300 mm hingga 600 mm dan menggunakan kisi pemindaian, spektrometer serat optik menggunakan kisi tetap, sehingga menghilangkan kebutuhan akan motor yang berputar.Panjang fokus spektrometer ini biasanya berkisar antara 200 mm, atau bisa lebih pendek lagi, hingga 30 mm atau 50 mm.Instrumen ini berukuran sangat kompak dan biasanya disebut sebagai spektrometer serat optik mini.
Spektrometer Serat Miniatur
Spektrometer serat optik mini lebih populer di industri karena kekompakannya, efektivitas biaya, kemampuan deteksi cepat, dan fleksibilitas luar biasa.Spektrometer serat optik miniatur biasanya terdiri dari celah, cermin cekung, kisi, detektor CCD/CMOS, dan sirkuit penggerak terkait.Itu terhubung ke perangkat lunak komputer host (PC) melalui kabel USB atau kabel serial untuk menyelesaikan pengumpulan data spektral.
Struktur spektrometer serat optik
Spektrometer serat optik dilengkapi dengan adaptor antarmuka serat, menyediakan sambungan aman untuk serat optik.Antarmuka serat SMA-905 digunakan di sebagian besar spektrometer serat optik namun beberapa aplikasi memerlukan antarmuka serat FC/PC atau non-standar, seperti antarmuka serat multi-inti silinder berdiameter 10mm.
Antarmuka serat SMA905 (hitam), antarmuka serat FC/PC (kuning).Ada slot pada antarmuka FC/PC untuk penentuan posisi.
Sinyal optik, setelah melewati serat optik, terlebih dahulu akan melalui celah optik.Spektrometer miniatur biasanya menggunakan celah yang tidak dapat diatur, dengan lebar celah yang tetap.Sedangkan spektrometer serat optik JINSP menawarkan lebar celah standar 10μm, 25μm, 50μm, 100μm, dan 200μm dalam berbagai spesifikasi, dan penyesuaian juga tersedia sesuai kebutuhan pengguna.
Perubahan lebar celah umumnya dapat memengaruhi fluks cahaya dan resolusi optik, kedua parameter ini menunjukkan hubungan trade-off.Semakin sempit lebar celahnya, semakin tinggi resolusi optiknya, meskipun dengan mengorbankan fluks cahaya yang berkurang.Penting untuk dicatat bahwa memperluas celah untuk meningkatkan fluks cahaya memiliki keterbatasan atau bersifat nonlinier.Demikian pula, pengurangan celah memiliki keterbatasan pada resolusi yang dapat dicapai.Pengguna harus menilai dan memilih celah yang sesuai sesuai dengan kebutuhan sebenarnya, seperti memberikan prioritas pada fluks cahaya atau resolusi optik.Dalam hal ini, dokumentasi teknis yang disediakan untuk spektrometer serat optik JINSP mencakup tabel komprehensif yang menghubungkan lebar celah dengan tingkat resolusi yang sesuai, sehingga berfungsi sebagai referensi berharga bagi pengguna.
Kesenjangan yang sempit
Tabel Perbandingan Resolusi Celah
Pengguna, saat menyiapkan sistem spektrometer, perlu memilih serat optik yang sesuai untuk menerima dan mentransmisikan sinyal ke posisi celah spektrometer.Tiga parameter penting perlu dipertimbangkan ketika memilih serat optik.Parameter pertama adalah diameter inti, yang tersedia dalam berbagai kemungkinan termasuk 5μm, 50μm, 105μm, 200μm, 400μm, 600μm, dan bahkan diameter yang lebih besar melebihi 1mm.Penting untuk dicatat bahwa peningkatan diameter inti dapat meningkatkan energi yang diterima di ujung depan serat optik.Namun, lebar celah dan tinggi detektor CCD/CMOS membatasi sinyal optik yang dapat diterima spektrometer.Jadi, meningkatkan diameter inti tidak serta merta meningkatkan sensitivitas.Pengguna harus memilih diameter inti yang sesuai berdasarkan konfigurasi sistem sebenarnya.Untuk spektrometer B&W Tek yang menggunakan detektor CMOS linier pada model seperti SR50C dan SR75C, dengan konfigurasi celah 50μm, disarankan untuk menggunakan serat optik berdiameter inti 200μm untuk penerimaan sinyal.Untuk spektrometer dengan detektor CCD area internal dalam model seperti SR100B dan SR100Z, mungkin cocok untuk mempertimbangkan serat optik yang lebih tebal, seperti 400μm atau 600μm, untuk penerimaan sinyal.
Diameter serat optik berbeda
Sinyal serat optik digabungkan ke celah
Aspek kedua adalah rentang panjang gelombang operasi dan bahan serat optik.Bahan serat optik biasanya mencakup serat OH Tinggi (hidroksil tinggi), OH Rendah (hidroksil rendah), dan serat tahan UV.Bahan yang berbeda memiliki karakteristik transmisi panjang gelombang yang berbeda.Serat optik dengan OH tinggi biasanya digunakan dalam rentang sinar ultraviolet/tampak (UV/VIS), sedangkan serat optik dengan OH Rendah digunakan dalam rentang inframerah dekat (NIR).Untuk rentang ultraviolet, serat khusus tahan UV harus dipertimbangkan.Pengguna harus memilih serat optik yang sesuai berdasarkan panjang gelombang operasinya.
Aspek ketiga adalah nilai aperture numerik (NA) serat optik.Karena prinsip emisi serat optik, cahaya yang dipancarkan dari ujung serat dibatasi dalam rentang sudut divergensi tertentu, yang ditandai dengan nilai NA.Serat optik multi-mode umumnya memiliki nilai NA 0,1, 0,22, 0,39, dan 0,5 sebagai pilihan umum.Mengambil contoh 0,22 NA yang paling umum, berarti diameter titik serat setelah 50 mm kira-kira 22 mm, dan setelah 100 mm, diameternya menjadi 44 mm.Saat merancang spektrometer, produsen biasanya mempertimbangkan untuk mencocokkan nilai NA serat optik sedekat mungkin untuk memastikan penerimaan energi maksimum.Selain itu, nilai NA serat optik terkait dengan sambungan lensa di ujung depan serat.Nilai NA lensa juga harus disesuaikan sedekat mungkin dengan nilai NA serat untuk menghindari kehilangan sinyal.
Nilai NA serat optik menentukan sudut divergensi berkas optik
Ketika serat optik digunakan bersama dengan lensa atau cermin cekung, nilai NA harus disesuaikan sedekat mungkin untuk menghindari kehilangan energi.
Spektrometer serat optik menerima cahaya pada sudut yang ditentukan oleh nilai NA (Numerical Aperture).Sinyal datang akan dimanfaatkan sepenuhnya jika NA cahaya datang kurang dari atau sama dengan NA spektrometer tersebut.Hilangnya energi terjadi ketika NA cahaya datang lebih besar dari NA spektrometer.Selain transmisi serat optik, kopling optik ruang bebas dapat digunakan untuk mengumpulkan sinyal cahaya.Ini melibatkan konvergensi cahaya paralel ke dalam celah menggunakan lensa.Saat menggunakan jalur optik ruang bebas, penting untuk memilih lensa yang sesuai dengan nilai NA yang cocok dengan spektrometer, sekaligus memastikan bahwa celah spektrometer diposisikan pada fokus lensa untuk mencapai fluks cahaya maksimum.
Kopling optik ruang bebas
Waktu posting: 13 Des-2023