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Grundlagen: Laserstrahlkoppler

Auswahlkriterien für Objektivbrennweite

Auswahlkriterien für Objektivbrennweite

Eine optimale Einkopplung wird erreicht, wenn die Strahldurchmesser des Eingangsstrahls gleich dem in der Tabelle angegebenen Eingangsstrahldurchmesser ist. In diesem Fall ist bei einem idealen Gaußstrahl (M²=1) die Konvergenz des fokussierten Eingangsstrahls gleich dem Akzeptanzwinkel θ der Faser, und der Laserspot auf dem Fasereingang stimmt mit dem von der Singlemodefaser akzeptierten Modenfeld überein.

Der ideale Gaußstrahl wird – abgesehen von ca. 8% Fresnelschen Reflexionsverlusten am Faserein- und -ausgang – vollständig von der Faser transportiert.

Für nicht tabellierte Faser-NA-Werte ist die ideale Brennweite des Laserstrahlkopplers bei gegebenem Laserstrahldurchmesser

ƒ' = 0,61 · Øbeam / NA

Der Faktor 0,61 entsteht durch verschiedene Durchmesserangaben für Gaußstrahlen (13,5%-Wert) und numerische Apertur (5%-Wert). Bei zu kleinem Strahldurchmesser treten Verluste auf, weil der Laserspot am Fasereingang größer ist als das akzeptierte Modenfeld. Bei zu großem Durchmesser entstehen Verluste, weil die Konvergenz des fokussierten Strahls größer ist als der Akzeptanzwinkel θ der Faser.

Numerische Apertur NA

Die numerische Apertur (NA) der Optik ist durch deren freie Apertur definiert. Die NA einer Singlefaser wird auf ihrem 5%-Niveau angegeben; die NA der Koppeloptik muss größer sein als die angegebene NA der Faser.

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