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Verjüngung einer Faser am Lichtaustrittsende
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Autor:  Lothar Schanne [ 19. April 2009, 19:26:37 PM ]
Betreff des Beitrags:  Verjüngung einer Faser am Lichtaustrittsende

Hallo Freunde,

bei der Einkopplung des Sternlichts in einen Spektrographen bei Verwendung einer Faser übernimmt die Faser die Rolle des Eintrittsspalts. Ist die Faser z.B. 50 um dick (das sind die dünnsten, die kommerziell erhältlich sind), dann begrenzt dieser runde Spalt entsprechend die erreichbare Auflösung (bei gegebener Spektrographenoptik).

Nun habe ich mal was ausprobiert: Ich habe 2 Kunststofffasern etwas erwärmt, so dass der Kunststoff pastös wird und habe dann die Fasern auseinander gezogen (bis zu 5% des ursprünglichen Durchmessers von 0,5 bzw. 1 mm), so dass sie am Ende verjüngt wurden (die Technik ist analog des Ziehens von Glaskapillaren über dem Bunsenbrenner).

Dann habe ich am Tageslicht (Sonne) mir das Ergebnis angeschaut. Leider wurde mir sofort klar, dass das nicht optimal ist. Es tritt zwar sehr viel Licht aus dem dünnen Ende, aber es wird auch viel Licht in dem konischen verjüngten Teil seitlich ausgekoppelt und vorzugsweise nach vorne in einem Kegel abgestrahlt. Die Lichtverluste sind visuell beurteilt recht hoch. So geht das also nicht.

Zur Illustration anbei ein Foto einer verjüngten Faser, durchstrahlt mit einem roten Laser. man sieht ganz vorne am Austritt den hellen Austrittskegel des verjüngten Endes, aber auch darum den mehrere cm großen diffusen Kranz seitlich aus dem Verjüngungskonus getretenen Lichts.

Das Ausziehen der Faser ist mit etwas Übung kein Problem, 10 um sollten gut erreichbar sein. Aber der Lichtverlust in der Verjüngung ist nicht hinnehmbar.

Viele Grüße
Lothar

Dateianhänge:
P1010689_klein.JPG
P1010689_klein.JPG [ 58.56 KiB | 3894 mal betrachtet ]

Autor:  Roland Bücke [ 20. April 2009, 09:32:52 AM ]
Betreff des Beitrags: 

Hallo Lothar,

da hast du ein schönes Experiment angestellt und das Foto ist auch sehenswert :)
Als du vor einiger Zeit einen Versuch zur Verringerung der Spaltbreite bei der Lichtleiteranwendung angekündigt hast, vermutete ich, dass du so etwas vor hast, wollte es dir aber nicht gleich wieder neumalklug ausreden.
Leider gibt es wirklich keine einfachen Möglichkeiten, dass Licht aus einer kleineren Fläche auszukoppeln, ohne dabei Licht in die höheren Winkel zu bekommen.

Gruß
Roland

Autor:  Lothar Schanne [ 20. April 2009, 10:11:05 AM ]
Betreff des Beitrags: 

Hallo Roland,

wahrscheinlich ist durch die Verjüngung nicht mehr die Bedingung für Totalreflexion gegeben. Möglichweise sind auch noch aufgebrachte Reflexionsschichten verletzt.
Da Glas einen höheren Brechungsindex hat wie das Plexiglas der von mir benutzten Faser, sollte Glas weniger empfindlich darauf reagieren wie das Plexiglas.
Eine andere Möglichkeit wäre, die ausgezogene Faser nachträglich aussen zu versilbern. Dann wäre das seitliche "Ausbüchsen" des Lichts nicht möglich. Aber es würde die Degradation des Lichts erhöht. Es würde mehr Licht in die höheren Winkel geleitet werden (der Strahlungskegel am Faseraustritt würde ausgeweitet werden).

Auch wenn der Versuch nichts gebracht hat, macht es trotzdem Spaß, solche Experimente zu machen. Man lernt auch viel dazu, weil man sich mit dem Thema nicht nur manuell sondern auch geistig auseinandersetzt.

Lieber Gruß
Lo

Autor:  Lothar Schanne [ 31. Juli 2009, 18:39:22 PM ]
Betreff des Beitrags: 

Hallo,

jetzt habe ich durch Zufall die theoretischen Grundlagen zu dem Experiment gefunden: Tapers.

http://spectroscopy.wordpress.com/2009/ ... /#more-769

Liebe Grüße
Lo

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