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マルチモードファイバ用フィルタ/減衰器マウント![]()
CFH2-B Blank Insert FOFMS SMA Connectors, Two SM1-Threaded (1.035"-40) Filter Holders are Included with Each Mount Application Idea Each filter holder can be replaced with a macro or micro cuvette, making the in-line fiber filter mounts ideal for absorption spectroscopy. See the Application tab for details. CFH2-V Variable Attenuator Insert Related Items ![]() Please Wait ![]() Click for Details インラインファイバーフィルターマウント内の光路 特長
当社のインラインファイバーフィルターマウントは、ファイバを用いる実験で波長のフィルタリングや光強度の減衰を必要とする場合に有用です。右の図でご覧いただけるように、マウントは自由空間を挟んだファイバ-ファイバ結合システム内に2個の脱着式フィルターホルダCFH2-Fを配置した構成となっております。このシステムでは2個の軸外放物面(OAP)ミラーを使用して、入力ファイバからの出力光をコリメートし、さらに出力ファイバに結合しています。これらのミラーを使用することで、反射帯域内で高い反射率と大きなNA、および優れたアクロマティック性能を得られます。 OAPミラーについての詳細は「仕様」タブをご覧ください。全反射型設計により、透過光学素子による位相遅延と吸収損失が起こりません。 どちらのフィルターホルダも12.5 mm x 12.5 mmのUV溶融石英キュベット(付属しません)と交換が可能なため、これらのマウントは吸収または透過分光法による測定にもご使用いただけます(詳細は「用途」タブをご覧ください)。2個のフィルターホルダを挿入するか、遮光カバーFOFM-CVを使用すると、システムへの外部からの光は遮断されます。 カスタム仕様のファイバーバルクヘッド、ミラーコーティング、フィルターホルダについては当社までご連絡ください。 対応するファイバ フィルターホルダ、ブランクプレート、可変減衰器インサート 付属のフィルターホルダが用途に適していない場合、下記のブランクプレートCFH2-Bも別途ご用意しております。こちらのプレートは付属のCFH2-Fと同じように取り付けられ、用途に応じて自由に加工できます。また手動シャッタとしてもお使いいただけます。可変減衰器インサートCFH2-Vは、フィルターホルダの代わりに挿入することによって、通過する光を部分的もしくは完全にブロックすることができます。±0.01 dBの減衰分解能を有し(コア径Ø200~Ø1000 µm、NA 0.22~0.50のファイバを使用した場合)、クイックリリース機構によって素早く開口をブロックすることができるアジャスタが付いています。 遮光カバー 取付オプション 自由空間での蛍光測定にご使用いただけるキュベットホルダもご用意しています。
コリメート後のビーム径ビーム径はファイバの開口数(NA)とOAPミラーの焦点距離を用いて簡単に計算できます。小角度近似でビーム径を計算するには、次の式を使用してください。 ビーム径 = 2 x NA(ファイバ) x 反射鏡の焦点距離 下表は、このミラーの焦点距離における、ファイバのNAと出力ビーム径の関係を示しています。OAPミラーの開口は、必要な出力ビーム径よりも大きい必要があります。
挿入損失の波長依存性下のグラフでは、様々なタイプのファイバに関する挿入損失の波長依存性を比較しています。青い領域はインラインファイバーフィルターマウントの波長と挿入損失の仕様範囲を示しています。いずれの波長における挿入損失もファイバの特性に依存します。また測定はフィルタやキュベットを入れずに行っています。 ![]() Click to Enlarge エクセル形式の生データ 上のグラフは、インラインファイバーフィルターマウント(波長範囲450 nm~20 µm用)の挿入損失の典型的な波長依存性を示しています。中赤外域用マルチモードファイバを使用し、光はモードストリッパを通して入射しました。この図では、低OH石英ファイバーケーブルの性能や損失の無いファイバについての理論値と比較することができます。データは当社の広帯域光源SLS202Lと光スペクトラムアナライザOSA201CならびにOSA207Cを使用して取得しました。 ![]() Click to Enlarge エクセル形式の生データ 上のグラフは、インラインファイバーフィルターマウント(波長範囲250 nm~450 nm用)の挿入損失の典型的な波長依存性を示しています。ここではNA0.22の耐ソラリゼーションパッチケーブルを使用しました。データは広帯域光源と分光器CCS200を使用して取得しました。 分光器を使用してデータの測定を行ったため、測定された挿入損失はモードストリッパを通して入射した場合の損失と同様になっております。 ![]() Click to Enlarge エクセル形式の生データ 上のグラフは波長範囲450 nm~20 µm用のFOFMSと250 nm~450 nm用のFOFMS-UVの挿入損失の典型的な波長依存性を比較しています。低OHの石英ファイバを使用した時のFOFMSでは、UV波長に近づくにつれて挿入損失が急激に増加することにご留意ください。それに対して、耐ソラリゼーションファイバを使用したFOFMS-UVの挿入損失は250 nmまで3.5 dB未満を維持しています。 ![]() Click to Enlarge エクセル形式の生データ 上のグラフはインラインファイバーフィルターマウントにNA 0.22の様々な石英ファイバーパッチケーブルを組み合わせた時の、挿入損失の典型的な波長依存性を示しています。ここで、コアが50 µmのファイバやファイバーバンドルでも挿入損失が約3 dB程度であることは留意すべき点です。データは広帯域光源SLS201Lと分光器CCS200を使用して取得しました。 分光器を使用してデータの測定を行ったため、測定された挿入損失はモードストリッパを通して入射した場合の損失と同様になっております。 モードストリッパを通して入射した場合とオーバーフィルの状態で入射した場合の挿入損失下のグラフでは、インラインフィルターマウントに異なる入射条件で入射したときのファイバの性能を比較しています。モードストリッパを通して(70/70)の条件で入射する場合には、インラインフィルタ内で失われてしまうクラッドモードが入射光から除去されています。一方オーバーフィル(100%以上)で入射する場合は、入射光には伝搬してきたすべてのモードが含まれています。 パワーメータによる入出力光パワーの測定ではモードのタイプは区別されないため、モードストリッパを通して入射した方が、インラインファイバーフィルタの実際の挿入損失についてより良い測定結果が得られます。 ![]() Click to Enlarge エクセル形式の生データ 上のデータはオーバーフィル(上で定義)で入射した場合の弊害を示すために取得したものです。こちらのグラフでは、左のモードストリッパを用いた例で使用したピンホールは取り外し、LED出力を直接ファイバに入れています。ファイバーフィルターホルダからの出射光はパワーメータS120Cに結合しました。 ![]() Click to Enlarge エクセル形式の生データ 上のデータはモードストリッパを用いた入射条件(上で定義)で取得したものです。試験条件を整えるために、ファイバ出力型LED M470F3からの出射光の後に、直径がファイバーコアの70%のピンホールを置いています。ファイバーフィルターホルダからの出射光はパワーメータ S120Cに結合しました。このグラフは、シングルモードのレーザ光源を用いた場合や、マンドレルに巻き付ける方法を用いた場合と同様の結果を示しています。 ![]() Click to Enlarge エクセル形式の生データ 上のデータはオーバーフィル(上で定義)で入射した場合の弊害を示すために取得したものです。こちらのグラフでは、左のモードストリッパを用いた例で使用したピンホールは取り外し、LED出力を直接ファイバに入れています。ファイバーフィルターホルダからの出射光はパワーメータS120VCに結合しました。 ![]() Click to Enlarge エクセル形式の生データ 上のデータはモードストリッパを用いた入射条件(上で定義)で取得したものです。試験条件を整えるために、ファイバ出力型LED M385F1からの出射光の後に、直径がファイバーコアの70%のピンホールを置いています。ファイバーフィルターホルダからの出射光はパワーメータS120VCに結合しました。このグラフは、シングルモードのレーザ光源を用いた場合や、マンドレルに巻き付ける方法を用いた場合と同様の結果を示しています。 吸光分光法吸光分光法は物質の光学特性を調べるために用いられる技術で、与えられた波長(または周波数)の光に対して試料が吸収する光量を測定します。広帯域光源からの光が試料を通るとき、試料は特定の波長の光を部分的に吸収するため、その波長域での透過率が減少します。そのようにして得られたスペクトル全体が、物質の吸収スペクトルということになります。この方法はよく未知の物質の化学成分や溶液の分子濃度などを分析する際に使用されます。 右のグラフはメタノールの吸収スペクトルで、当社のインラインファイバーフィルターマウントFOFMS(/M)のほかに、広帯域光源SLS202L(/M)、2本の中赤外域用ZrF4マルチモードファイバーパッチケーブル(NA:0.20、コア径:Ø200 µm)、容量が3500 µLの石英キュベットCV10Q3500などを使用して取得しました。石英キュベットはUVから中赤外域まで透過率が高いため、この用途に適しています。このセットアップの同様な例を、上部の写真でご覧いただけます。 光がフィルターシステムFOFMF(/M)に入射すると、最初の保護膜付き銀コーティングOAPミラーにより約6 mmのビーム径にコリメートされます(詳細は「仕様」のタブをご覧ください)。その後、光はØ25 mm~Ø25.4 mm(Ø1インチ)フィルタまたはキュベットが取り付けられている2つのスロットを通過します。このケースでは、メタノールが入ったキュベットが1つ取り付けられています。キュベットを通過すると、光は2番目の保護膜付き銀コーティングOAPミラーによって出力ファイバに結合し、フーリエ変換の赤外分光計(FTIR)により測定されます。 Insights:軸外放物面(OAP)ミラーこちらのページでは軸外放物面(OAP)ミラーの利点や使用方法についてご覧いただけます。
このほかにも実験・実習や機器に関するヒントをまとめて掲載しています。こちらからご覧ください。
なぜ球面ミラーの代わりに放物面ミラーを使うのか?![]() Click to Enlarge 図2:球面ミラーでは、コリメート光のすべての光線が1つの点を通過するように反射することはできません。焦点体積内での光線同士の交差点を、いくつか選んで黒点で示しています。 ![]() Click to Enlarge 図1:放物面ミラーでは、コリメート光のすべての光線が1つの焦点に集められます。 放物面ミラーは、点光源からの光をコリメートしたりコリメート光を集光したりする場合には、球面ミラーよりも優れた性能を有します。 コリメート光の集光 点光源からの光のコリメート 点光源を球面ミラーの焦点体積内に置いたときには、ミラーから出てくる光は放物面ミラーと比較してそれほど良くコリメートされません。点光源からの各光線は、球面ミラーで反射されたときには完全な平行にはなりませんが、球面ミラー表面上の近い点で反射された2本の光線は遠い点で反射された2本の光線よりも平行に近い状態になります。そのため、反射面積を小さくすればコリメート光としての品質は向上します。これは焦点体積内の光源から放射される光の角度範囲を制限することと等価です。 放物面ミラーと球面ミラーの選択について 最終更新日:2019年12月4日
軸外放物面ミラーの利点![]() Click to Enlarge 図4:軸外放物面(OAP)ミラーは、大きな放物面の一部分と考えられます。どちらも焦点は同じですが、OAPミラーのほうがよりアクセスしやすくなっています。 ![]() Click to Enlarge 図3:通常の放物面ミラーの焦点は反射面に近く、また一般に反射面に囲まれているため、焦点にアクセスしにくくなっています。 放物面ミラーの主な利点の1つは、焦点が1つであることです。ミラー軸に対して平行に伝搬する光線は、反射されるとすべてこの点を通過します。これは、レーザ光を回折限界スポットに集光させることを要求されるイメージングや製造などの分野で、様々な目的に利用できます。 焦点周りに対称な通常の放物面ミラーを使用する場合、いくつかのマイナス面があります(図3)。1つは、一般にミラーの側面が妨げとなり、焦点にアクセスできないことです。もう1つは、ミラーを発散光のコリメートに使用したとき、光源の筐体がコリメート光の一部をブロックすることです。特にミラーの光軸に対して小さな角度で放射された光がブロックされます。 軸外放物面(OAP)ミラー(図4)を使用するのは、このような問題の解決策の1つです。このミラーの反射面の形状は放物面ですが、焦点周りに対称ではありません。OAPミラーの反射面は、焦点から離れた位置にある親放物面(Parent Parabola)上の一部分に対応します。どの部分の面を選択するかは、焦点とミラー中心間の角度や距離に対する要求に依存します。 最終更新日:2019年12月4日
OAPミラーをベースにした反射型コリメータにおける光の方向性![]() Click to Enlarge 図6: コリメータの反射光学素子はOAPミラーです。ミラー基板は赤で示されています。この反射面は、放物面の頂点から離れた位置の放物面の一部分です。親放物面とOAPミラーの焦点は一致しています。 ![]() Click to Enlarge 図5:当社ではファイバーコネクタ用のポートと、光軸に対して平行に伝搬するコリメートされた自由空間光用のポートを備えた、反射型コリメータをご用意しています。 当社の反射型コリメータの2つのポートは入れ替えることができません。1つのポートには光ファイバのコネクタを取付けますが、そこでは発散光を放出する点光源であることが要求されます。もう1つのポートはコリメートされた自由空間光用として設計されています(図5参照)。 自由空間光用ポート ファイバーコネクタ用ポート 光の方向性について 最終更新日:2019年12月4日
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こちらのマルチモードファイバ用インラインフィルターマウントには軸外放物面ミラー(OAPミラ)ーが付いており、マウント内を通過する光をコリメートしたり結合させたりすることができます。UV強化型アルミコーティング付きミラー付きのマウントは250 nm~450 nm用で、耐ソラリゼーションファイバーパッチケーブルとのご使用に適しています。 保護膜付き銀コーティングミラーは450 nm~20 µmにおいて広帯域なコーティング特性を示します。 これらのマウントは当社のマルチモードファイバーパッチケーブルに対応します。 ![]()
こちらの脱着式フィルターホルダは上記のインラインファイバーフィルターマウントに簡単に組み込むことができます。フィルターホルダを追加しておくことで、紛失時のリプレイスや実験中の速やかなフィルタの交換などが可能になります。上部にはレーザ刻印された2つの枠があり、これらをフィルターホルダのラベル付けに使用することで、取り付けた光学素子の識別などが容易にできます。 インラインフィルターマウントには、最大2つのまでのフィルターホルダを挿入できます。 CFH2-Fには厚さ8.0 mmまでのØ25 mm~Ø25.4 mm(Ø1インチ)光学素子が取り付け可能です。またSM1ネジが付いているため、当社のあらゆるSM1ネジ部品が取り付けられます。 ブランクプレートCFH2-Bは手動シャッタとして使用できるほか、特定の用途に合わせて加工することも可能です。 ![]() ![]() Click to Enlarge CFH2-V上部のアジャスタを押し下げるとシャッタが素早く閉じます。
CFH2-Vは、上記掲載のインラインファイバーフィルターマウントに取付け可能な可変減衰器インサートです。黒色酸化物のコーティングが施された可変シャッタが付いており、光を部分的にまたは完全にブロックします。アジャスタで位置制御するシャッタはØ13.7 mmの開口部の上から垂直に移動します。Ø200~Ø1000 µm、NA0.22~0.50のマルチモードファイバを使用し、12.7 mmまでのビーム径の場合、CFH2-Vは0.01 dB以上の減衰分解能を実現可能です。アジャスタは付属の六角レンチ(2 mm)を用いて微調整できます。シャッタを閉じるには、アジャスタを押し下げてください(上の写真参照)。アジャスタから手を放すとシャッタは設定位置に戻ります(設定位置からのズレ12.7 µm以内)。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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