Forum der Vereinigung der Sternfreunde

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PostPosted: 23. December 2009, 14:28:27 PM 
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hallo

meine selbst polierte faser ist nun mit einem grünen laser ausgemessen.
dabei habe ich im faseraustritt die grösse des hellsten kreises auf einem weissen papier gemessen und den durchmesser in die f-zahl umgerechnet.
(roter balken) optimal wäre vermutlich eine etwas grössere öffnung des kollimators, so dass auch noch restlicht ausserhalb des hellen kreises erfasst wird. (grüner balken) Ich habe festgestellt, dass der eintritt in die faser extrem heikel ist, kommt der fokus etwas schräg, vergrössert sich der austrittskegel sehr schnell. die helligkeitsverteilung im bild entspricht etwa dem visuellen eindruck, in der kurve ist sichtbar, wieviel vom licht ausserhalb des roten balkens landet.

grüsse

martin


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faser-f-zahl-deg.jpg [ 93.89 KiB | Viewed 11280 times ]
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PostPosted: 23. December 2009, 14:46:21 PM 
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Hi Martin, ich verstehe einiges nicht. Eine Rückmeldung aus dem Forum bedingt eine exakte Erläuterung des Gezeigten. Du musst Deinen Aufbau und die Abbildung genau erklären.

Was besagt die rote Zahlentabelle im Bild?
Was meinst Du mit "optimal wäre vermutlich eine etwas grössere öffnung des kollimators"? Wir hier nicht alles abgebildet?

Zum Eintritswinkel des Laser habe ich eine Vermutung (wenn ich das richtig verstanden habe). Der Laser ist stark parallel und entspricht daher einer sehr großen F-Zahl beim Eintritt. Diese F-Zahl degradiert zu einer F-Zahl am Ausgang. Ein kleiner Eintrittswinkel veringert die F-Zahl am Eintritt stark und somit auch sofort am Ausgang.

Gruß, Thomas


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PostPosted: 23. December 2009, 15:39:06 PM 
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hallo thomas

zur genaueren erläuterung, die anordnung ist einfach, ich habe mit einem grünen laser (mit parallelem strahlengang) eine 50 mü faser mit unterschiedlichen winkeln beleuchtet. dies entspricht der ersten roten zahlenreihe links. in der rechten zahlenreihe ist dann die verbreiterung des kegels beim faseraustritt ablesbar. der eintritt ist also nur ein strahl der den äusseren rand des eintrittskegels simuliert. der austritt ist ein kreis, da sich das licht innerhalb der faser verteilt.

das bild zeigt eine fotografie und die entsprechende kurve des austritts in projektion. alles licht das rechts des roten balkens austritt erreicht nicht die kollimatoröffnung wenn der kollimator der rechten austritts f-zahl entspricht.


gruss

martin


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PostPosted: 23. December 2009, 15:55:06 PM 
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ein bild von der anordnung und weitere infos gibts hier:

http://spectroscopy.wordpress.com/2009/ ... s/#more-24

gruss martin


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PostPosted: 23. December 2009, 16:07:46 PM 
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Hallo Martin,

Martin Huwiler wrote:
Quote:
hallo thomas

zur genaueren erläuterung, die anordnung ist einfach, ich habe mit
einem grünen laser (mit parallelem strahlengang) eine 50 mü faser mit
unterschiedlichen winkeln beleuchtet. dies entspricht der ersten
roten zahlenreihe links. in der rechten zahlenreihe ist dann die
verbreiterung des kegels beim faseraustritt ablesbar.
Das sieht ja gar nicht schlecht aus. Das erfüllt die Diskussion um die
"focal-ratio degradation" mal mit einigen konkreten Zahlen.

Wenn man also mit f/10 in die Faser geht, dann fängt mit einem
f/8-Kollimator das meiste Licht auf. D.h., dass man auch eine relative
"langsame" Spektrographenoptik noch ganz gut mit einer Faser versorgen kann.

Herzliche Grüße,
Otmar


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PostPosted: 23. December 2009, 16:35:24 PM 
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Ja, Martin, die Darstellung der CAOS-Leute ist mir bekannt und auch der Effekt mit einem Laser. Ich sehe in Deiner Tabelle die nachvollziehbare FRD in der Faser. Bei großen F-Zahlen am Eingang degradiert diese stärker als bei kleinen F-Zahlen. Ein größerer Kollimator scheint nicht nötig zu sein, da der wesentliche Fluß innerhalb des roten Bereichs auftritt. Woher das äußere Licht kommt, kann ich schwer sagen. Beugung am Rande des Faserendes?

Gruß, Thomas


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PostPosted: 25. December 2009, 11:54:49 AM 
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Hallo,

mit den Bildern kann ich leider nichts anfangen....verstehe die leider nicht :(

die roten Zahlen sollen vermutlich zeigen, wie sich die Degradation auswirkt bei verschiedenen F-Zahlen bei der Einkopplung.....also wenn ich mit 1:10 einkoppele dann bekomme ich am Ausgang der FAser 1:7,8 ? Ist das richtig? Wenn ja, dann zeigen die anderen Zahlen Pärchen, die Effekte der FRD bei anderen Öffnungsverhältnissituationen bei der Einkopplung.

Für mich stellt sich nun die Frage, bei welchem Zahlenpärchen die höchste Effiziens besteht. Kann jemand was dazu sagen?

cheers
berthold


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PostPosted: 25. December 2009, 11:59:13 AM 
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Lieber Otmar,

ich finde ds auch gut, jetzt mal Zahlen als Anhaltspunkt zu haben.....für mich bleibt nun die Frage, bei welchem Zahlenpärchen die beste Effiziens besteht.

herzlicher Gruß
berthold
Quote:
Das sieht ja gar nicht schlecht aus. Das erfüllt die Diskussion um die
"focal-ratio degradation" mal mit einigen konkreten Zahlen.

Wenn man also mit f/10 in die Faser geht, dann fängt mit einem
f/8-Kollimator das meiste Licht auf. D.h., dass man auch eine relative
"langsame" Spektrographenoptik noch ganz gut mit einer Faser versorgen kann.

Herzliche Grüße,
Otmar


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PostPosted: 25. December 2009, 12:36:22 PM 
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Hallo Berthold, das hat die CAOS-Gruppe in ihrern Grafiken für einen Input mit f/3, f/6 und f/8 dargestellt. Um den degradierten Strahl voll zu erfassen, ist eine schnelle Optik der Größenordnung f/3 nötig. Ich hänge die Messergebnisse bei starken Verbiegungen an.

Gruß, Thomas


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PostPosted: 25. December 2009, 17:53:26 PM 
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Lieber Berthold,

Berthold Stober schrieb:
Quote:
Lieber Otmar,

ich finde ds auch gut, jetzt mal Zahlen als Anhaltspunkt zu
haben.....für mich bleibt nun die Frage, bei welchem Zahlenpärchen die
beste Effiziens besteht.
Ich verstehe nicht so genau, was Du meinst. Die Zahlenpaare gehen doch
gerade an, welchen Kollimator Du bei welcher f-Zahl am Eingang brauchst,
um das ganze Licht am Ausgang aufzufangen. Die Effizienz (wenn man nur
den Lichtverlust am Kollimator betrachtet), ist also bei allen
Zahlenpärchen gleich.

Es gibt natürlich noch andere Erwägungen, z.B. wie muss die Öffnungszahl
am Eingang sein, damit das Sternbild an den Durchmesser der Faser
angepasst ist, oder wie man den Spektrographen auslegen will. Es muss
eben alles zusammenpassen.
Quote:
herzlicher Gruß
berthold
Herzliche Grüße,
Otmar


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PostPosted: 25. December 2009, 19:02:19 PM 
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Lieber Otmar,

ich verstehe Deine Bemerkung. Das stimmt schon, worauf Du hinweist. Insofern ist meine Bemerkung nicht gerade sehr tiefschürfend.....:-).Demnach wäre es dann so, dass ich mit einem C14 tatsächlich mit 1:11 auf die Faser gehen müßte, wenn diese 50µm Durchmesser hat, denn das Beugungsscheibchen wird dann bei diesem Fernrohr etwa 60µm sein....etwas Licht brauche ich ja auch "neben der Faser" , weil ich ja auch was zum Nachführen brauche.

An dieser Stelle nochmals herzlichen Dank für die geduldige Betreuung über das ganze vergangene Jahr. Es ist wirklich ein Segen für uns Alle, dass Du Dich immer um Jeden von uns kümmerst, gleich auf welchem Niveau und zu welchem Thema Du von den jeweiligen Amateuren angesprochen wirst. Besonders hervorzuheben ist nach meiner Meinung, dass Du immer so schnell reagierst. Das ist wirkleich Alles keine Selbstverständlichkeit.

Ich wünsche Dir und Deiner Familie noch angenehme Feiertage.....natürlich gelten diese Wünsche auch für alle anderen Mitglieder der Fachgruppe.

mit herzlichem Gruß
berthold


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PostPosted: 25. December 2009, 19:11:32 PM 
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Quote:
Wenn man also mit f/10 in die Faser geht, dann fängt mit einem
f/8-Kollimator das meiste Licht auf. D.h., dass man auch eine
relative
"langsame" Spektrographenoptik noch ganz gut mit einer Faser versorgen
kann.
Wow! Eine 50µ-Faser aus der F/8 raus kommt!

Die möchte ich auch haben! Wo kann man die kaufen?

Herzliche Weihnachtsgrüße noch dazu

günter

_________________
Im längsten Frieden spricht der Mensch nicht so viel Unsinn und Unwahrheit als im kürzesten Kriege. (Jean Paul)


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PostPosted: 26. December 2009, 21:51:01 PM 
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hallo

(==>) otmar

ja du beschreibst den sachverhalt in meinem sinn, wenn man mit f/10 reingeht, kommt ca. f/8 raus. bzw bei f/8 ist der helle grüne kreis auf dem bild erfasst (roter balken) es gibt auch noch licht ausserhalb, aber wie das thomas schreibt, sollte das reichen.
der grund, dass ich das selber ausgemessen habe, ist dass ich die fakten mit dem eigenen material und den realen dimensionen kennen will. bei gelegenheit werde ich das ganze auch noch mit der ccd messen.
ich will die genaue verteilung des lichts beim faseraustritt kennen.
ich denke die effizienz der faser, ist bei allen f/zahlen (+-) die gleiche, bedingung ist natürlich nur, dass das beugungsscheibchen nicht zu gross ist. (grosses teleskop oder schlechtes seeing) ...und die tatsache, dass eine f/zahl unter ca 2.5 nicht mehr reflektiert wird.

(==>) günter

ich habe eine multimode-quarz-faser von thorlabs verwendet.
ich denke aber, dass das jede multimode-faser, die den visuellen bereich überträgt leisten kann.

grüsse

martin


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PostPosted: 27. December 2009, 15:32:44 PM 
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Am Samstag, den 26.12.2009, 20:51 +0100 schrieb Martin Huwiler:
Quote:
(==>) günter

ich habe eine multimode-quarz-faser von thorlabs verwendet.
ich denke aber, dass das jede multimode-faser, die den visuellen
bereich überträgt leisten kann.
Hallo Martin,

ich kannte bisher nur Fasern, die in einen Kegel der Öffnung 1/4, oder
größer emittieren, also in 8cm Entfernung einen Fleck mit 2cm
Durchmesser erzeugen. Wenn das jetzt auch mit 1cm geht, ist das für mich
ein großer Fortschritt.

Herzliche Grüße
günter

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PostPosted: 27. December 2009, 16:06:43 PM 
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Hallo Martin,

wenn ich dich richtig verstanden habe, hast du mit einem Laser (parallelem Licht) mit verschiedenen Einstrahlwinkeln (Winkel zwischen opt. Achse LWL und opt. Achse Laser) in den LWL geleuchtet und auf der anderen Seite die Lichtverteilung gemessen und aus dem Maximum der Lichtkreise das F# des Austrittslichtes bestimmt.

Wie sieht denn diese Kurve aus, wenn du viele verschiedene Einstrahlwinkel misst, ausgehend von Winkel = 0 bis Winkel = 1:3 ?

Ist das Bild des austretenden Lichts auf dem Bildschirm bei konstantem Einstrahlwinkel abhängig vom Punkt der Einstrahlung ?

Herzlicher Gruß
Lo

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Lothar

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PostPosted: 28. December 2009, 10:19:02 AM 
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Hallo Martin,

Martin Huwiler schrieb:
Quote:
ja du beschreibst den sachverhalt in meinem sinn, wenn man mit f/10
reingeht, kommt ca. f/8 raus. bzw bei f/8 ist der helle grüne kreis auf
dem bild erfasst (roter balken) es gibt auch noch licht ausserhalb, aber
wie das thomas schreibt, sollte das reichen.
der grund, dass ich das selber ausgemessen haben, ist dass ich die
fakten mit dem eigenen material und den realen dimensionen kennen will.
bei gelegenheit werde ich das ganze auch noch mit der ccd messen.
ich will die genaue verteilung des lichts beim faseraustritt kennen.
Deine Messungen finde ich sehr interessant. Hast Du auch den Einfluss
der Länge der Faser untersucht? Bei größerer Faserlänge, sollte sich die
"focal ratio degradation" verschlechtern. Der Krümmungsradius der Faser
ist auch wichtig. Ab welchem Radius siehst Du eine deutliche
Verschlechterung? Am besten wäre es, eine realistisch verlegte Faser mit
der tatsächlich benötigten Länge zu testen.

Herzliche Grüße,
Otmar


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PostPosted: 29. December 2009, 11:19:47 AM 
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hallo

lothar, du hast die messung richtig beschrieben, ich werde sie nochmals wiederholen und die genaue lichtverteilung bei den verschiedenen winkeln hier einstellen.
visuell siehts so aus, dass sich bei f/x-f/10 ein lichtpunkt bildet.
ab f/10-f/3 wird dann dieser lichtpunkt langsam grösser und geht zu einem kreis über, wie im ersten bild sichtbar. die helligkeit ändert sich dabei nicht offensichtlich.
bei meiner messung hat der laser die ganze 50 mü faser mit licht abgedeckt, wenn der laser die faser nur am rand berührt hat, wurde der lichtkreis dunkler, hat sich aber in der form nicht verändert.

otmar, ich habe nur eine faserlänge von 2m zur verfügung, den biegeradius werde ich auch noch varieren, bei dieser messung habe ich einen minimalen radius der faser von 25cm verwendet, dies entspricht auch etwa der nutzung.

herzliche grüsse

martin


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PostPosted: 29. December 2009, 12:47:38 PM 
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Hallo Martin,

hast du die Faser an den Köpfen eingefasst und poliert?

Kennst du den Thorlabs-guide, der Konnektionen und Poliertechniken beschreibt? : http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf

Kannst du mal ein Foto der Faser hier einstellen?

Herzlicher Gruß
Lo

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Lothar

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PostPosted: 29. December 2009, 14:08:50 PM 
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Quote:
hallo
lothar, du hast die messung richtig beschrieben, ich werde sie nochmals
wiederholen und die genaue lichtverteilung bei den verschiedenen winkeln
hier einstellen.
Hallo zusammen,

hier wird auch ein interessanter Testaubau beschrieben:
http://www.usm.lmu.de/people/fug/public ... fu_fug.pdf

Vielleicht ist er ja hilfreich.

Viele Grüße

Dieter


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PostPosted: 02. January 2010, 13:02:01 PM 
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hallo lothar

die faser habe ich in einen kleinen kunstoffzylinder eingeklebt und wie in der thorlabs anleitung beschrieben poliert. ein foto habe ich im moment nicht zur hand.

hier gibts einen kleinen film wie das licht am faserende auf die kamera trifft.

http://www.youtube.com/watch?v=y4zIiIINhZs

herzliche grüsse

martin


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PostPosted: 02. January 2010, 19:30:45 PM 
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Hallo,

ich habe ein einfaches Experiment mit einem älteren (ausgedienten) LWL von Berthold gemacht. Das Experiment ist sehr simpel durchgeführt und deshalb nicht besonders genau. Es fehlt mir dazu ein sauberer optischer Aufbau.

Also:
Den LWL habe ich mit "weißem" Licht einer LED-Taschenlampe beleuchtet und zwar (vgl. Foto) über einen Diffusor (Milchglas) direkt vor dem 70mm-Fotoobjektiv. Der Lichteintritt des LWL war etwa in der Brennebene des Fotoobjektivs. Durch Veränderung der Blendenstellung des Objektivs habe ich dann unterschiedliche F# des Objektivlichtkegels auf den LWL eingestellt.
Auf der anderen Seite des LWL, am Lichtaustritt, habe ich einmal den LWL einige mm vor dem CCD-Chip meiner webcam angebracht. Leider konnte ich den exakten Abstand zwischen LWL und CCD nicht ausmessen (nicht zugänglich, außerdem der Abstand sehr klein). Aber ich konnte die webcam-Bilder mit dem projizierten Lichtkegel aufnehmen und zu einem animierten Film zusammenstellen (siehe beiliegende Datei anigif). Darin sind die Lichtkreise für die Blenden 2.8, 4, 5.6, 8, 11 und ca. 22 zu sehen. Mit steigender Blendenzahl wird die beleuchtete Kreisfläche erwartungsgemäß kleiner.

Um den Mangel des nicht meßbaren Abstands zwischen CCD und LWL-Austritt zu kompensieren habe ich dann noch auf einem karierten Papier (5 mm Quadrate) den Lichtkegel im Dunkeln visuell vermessen (siehe Foto). Ich bin mit dem LWL-Austritt so weit weg von dem Bildschirm weggegangen, bis der Kreisdurchmesser jeweils 10 mm war und habe dann den horizontalen Abstand zum Bildschirm markiert und anschließend im Hellen gemessen. Danach war das Öffnungsverhältnis am Austritt folgendermaßen:
Blende 2.8 -> 1:3.4
Blende 4 -> 1:3.8
Blende 8 -> 1:4.4
Blende 11 -> 1:4.6

Diese "Messungen" sind eher Schätzungen, weil bei dem schwachen Licht die Einstellung des Lichtflecks auf 1 cm Durchmesser schwierig ist (unscharfer Rand und abnehmende Helligkeit des Flecks mit steigender Blendenzahl am Fotoobjektiv).

Danach ist bei diesem LWL und der verwendeten Anordnung die FRD sehr hoch, aus 1:11 wird 1:4.6.

Herzliche Grüße
Lothar


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Lothar

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PostPosted: 02. January 2010, 20:37:55 PM 
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Und zwischen den ausgemessenen Durchmessern der Kreisscheiben und der visuell gemessenen F# des Faseraustritts besteht eine grob lineare Korrelation.

Danach habe ich keine große Hoffnung, das F# des C14 (1:11) durch den LWL durchschleifen zu können und am anderen Ende des LWL noch ein F# zu haben, das deutlich höher ist wie 4 oder 5.


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Lothar

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PostPosted: 02. January 2010, 23:46:54 PM 
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Hallo Lothar,

das sieht ja überhaupt nicht gut aus.
Wenn ich die F/D Änderung des LWL durch die F/D Änderung des Objektivs teile erhalte ich Folgendes (F/D von LWL nenne ich mal L und F/D des Objektis B)

DeltaL1/DeltaB1 = 0.333...
DeltaL2/DeltaB2 = 0.15
Delta L3/DeltB3 = 6.6 * 10^-2

Wie man sieht wird die durchschnittliche Änderungsrate immer Kleiner ==> man hat auch keine Chance mit einer Barlowlinse.
Leider

Also Liebe Grüße und CS,

Daniel


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