LEDを光ファイバーに結合するさまざまなオプションのトレードオフは何ですか？

いくつかの30 uMシリカファイバーで構成されるファイバーバンドルに白色LEDを結合しようとしています。バンドルの外径は、約0.5 mmです。ファイバーのNAは.87で、バンドル全体は直径.125インチのステンレス鋼フェルールに配置されています。ボールレンズからLEDの上に直接ファイバーを接着するまで、さまざまな結合方法について読んだことがあります。死ぬ。

誰かがこのようなことをした経験があるかどうか知りたいです。誰でもさまざまな方法の長所/短所を詳しく説明できますか？主なトレードオフのコストと伝送効率の違いはありますか？もしそうなら、どの方法がスペクトルの端にありますか？

私が特定のLEDで販売されていないことを述べる価値はありますが、LXML-PWC2の上にフェルールを置くだけで実験しました-iF〜400mAで大量の光が（私のアプリケーションに十分）入ってくるようになりました。これは、転送の効率がひどい（明らかに）ことを除いて、妥当な解決策になるので、必要以上の電流を使用する必要があります。その結果、かなり大きなヒートシンクができます。これをまとめて縮小または破棄します。

通信用の「典型的な」ファイバーはコアの直径が9、50、または62.5 umですが、ファイバーが機能するためにも必要な125 umのクラッドがあります。900 umコアのプラスチック光ファイバーもあります。イルミネーションには何があるのか​​わかりません。明らかに、私がよく知っているタイプの1つを使用していません。

ただし、重要な点は、コアがクラッドよりも小さいことです。そして、ファイバに結合された光は、（最良の場合）コアに当たる光になります。.87 NAを使用すると、おそらくこの理想にかなり近づくでしょう。だから私はいくつかの数字を作ります。60 umのクラッドに30 umのコアがあるとします。全体的なあなたが均一に繊維束の端を照明から期待できる最大の結合効率が30である² /60 ²または25％。

次に、ある領域（バンドル内のファイバー間のギャップ）への丸いオブジェクトのパッキング密度には、約78％が最良のケースであると考えられる要素があります。

また、空気からガラスに入る光の反射損失は約4％です。

これらすべてを（.25）x（.78）x（.96）で足すと、約19％の最良のケースの結合効率が得られます。（最初の項の正しい係数を知って、これを再計算する必要があります）

もしあなたがこれに近づいているなら、私はあなたが実際にかなりうまくやっていると思います。

もちろん、すべてのスペースの半分以上ではなく、狭い円錐形で発光するLEDを見つけたり、光をファイバーバンドルの領域に焦点を合わせるためになんらかのレンズを追加したりしても問題ありません。しかし、一般的に、最良のケースのカップリングは、それでもそれほど優れたものにはなりません。

アプリケーションに白色光が必要な場合を除いて、白色LEDの選択は、可能な限り最悪の選択です。その理由は、カラーLEDのベアLEDダイと比較して、表面積の大きい蛍光体から光が放出されるため、白色LEDはカラーLEDよりも輝度が大幅に低いためです。

レンズがあまり役立たないのは、光学系の邪魔になるボンドワイヤなしでベアダイLEDを入手できず、十分に大きな動作NAと十分に低い十分に小さなレンズを見つけるのが難しい場合です。異常が実際に正しく機能します。裸のダイの実像をファイバーバンドルの端に焦点を合わせる必要があります。ただし、画像の輝度がソースの輝度を超えることはありません。（第二法の禁止）。

最善の策（実際にその白色光が必要であると想定）は、小さな平らな表面のLED（チップのような）を見つけ、それをファイバーバンドルの端に明確な接着剤で接着します。 LED。