赤外用中空ファイバー透過率試験光学系

要求仕様書

1.概要
本光学系はFTIRに付属して用い、中赤外領域を透過する中空ファイバーの透過率を測定する装置である。
FTIR本体からの赤外光をCaF2レンズにより効率よく導入し、ファイバーを透過した赤外光を第2のCaF2レンズで効率よくMCT検出器に集光、計測する。長さが異なるファイバーを透過した赤外光強度を計測することにより、単位長あたりの透過率を求めることができる。さらにファイバーを曲げることによる透過率の低下を求めることができる。

2.仕様と機能(添付図1.2.3参照)

1)FTIR(Anlect製ダイアモンド20)から試料室に導入された赤外光は2枚の平面鏡(M1:40X40X5t及びM2:20X20X3tにより、試料室右奥に焦点を結ぶ。

2)この位置に可変ピンホール(駿河精機製F700.20.41.01.52.03.04.06.0mmがセットされており、適当なビーム径を選択することができる。

3)M1とM2の平面鏡の間にメッシュタイプの減光器を設置し、赤外光を適当な強度に落とすことができるようにする。

4)赤外光はファイバーに導入するため、CaF2レンズ(直径25mmにより集光する。ファイバーの内径は0.6mmと細いため、効率よく導入する必要がある。そのため、CaF2レンズは芯出しレンズホルダ(駿河製F512A-25.4XY軸移動量プラスマイ
ナス
2mm及びZ軸アリ式ステージ(駿河製B08-11、移動量プラスマイナス7mmを用いXYZ軸で微調する必要がある。CaF2レンズの位置はピンホール位置から90mm、ファイバー入り口から40mmとする。

5)CaF2レンズとファイバー入り口の間に切り替え式ビームスプリッタ(BS)を設け、ファイバー入り口の像及びFTIR本体からのHe-Neレーザー光をCCDカメラ(支給品)で観察できるようにする。ファイバーにHe-Ne光が入るようにCaF2レンズの位置を調整する。CCDカメラは結像レンズが付属しており、30mm以上の距離の被写体を観察することができる。測定時はBSを光路から取り除く。

6)中空ファイバーは内壁を銀メッキ後、CaF2コートしたもので、外径1mm、内径0.6mmで半径150mmより小さな曲率で曲げると破損する。このファイバーの長さを0,50,100,150,200mmと変えて透過した赤外強度を計測する。

7)中空ファイバーの入り口はCaF2レンズの40mmの位置に(ファイバーを破損しないように)固定する。ファイバー出口は入り口と同様に固定する。

8)ファイバーからでた赤外光はCaF2レンズによりMCT検出器上に結像するように、CaF2レンズを微調整する。微調整は4)と同様、芯出しレンズホルダ及びZ軸アリ式ステージで行う。CaF2レンズの位置はファイバー出口から60mm、MCT検出器から60mmである。

9)調整を効率よく行うため、5)と同様にMCTの検出器中心の像及びHe-Neレーザー光をCCDカメラで観察しながらCaF2レンズの微調整を行う。切り替え式ビームスプリッタを設ける。CCDカメラはファイバー入り口の観察とMCTの観察の両者が容易に行えるように着脱が可能であること

10)ファイバーの長さに応じてMCT及び集光用CaF2レンズの位置を変える必要がある。そのため、ファイバーの出口固定用ホルダ、CaF2レンズ及びそのホルダ、切り替えBSCCDカメラ、MCTブロックをひとつのステージ(検出系ステージと呼ぶ)上に設置し、そのステージを光学ベンチ(駿河製レールA16-400:光軸高さ17mm、長さ400mm上で動かせるようにする。ステージは光学ベンチ用キャリア(駿河製A17-40)2セットにより保持、移動する。長いファイバーのときは小型ベンチキャリア(駿河製A17-12を用いて支える。

11)ファイバーがない場合の赤外光強度を100%としてファイバー透過率を計測する。ファイバー導入用CaF2レンズにより集光した赤外光をMCT結像用CaF2レンズで集光し計測する。

12)ファイバーを曲げると内部反射損失が大きくなるため、透過率は低下する。その変化をとらえるため、ファイバーを一定の曲率で曲げて透過率を測定する。長さ200mmのファイバーを用い、半径200mmに曲げた場合の赤外光強度を計測するため、CaF2及びMCTブロックの検出系ステージを図3のように配置する。

(画像をクリックすると拡大します)

中空ファイバー透過率試験光学系-要求仕様書(図1)

(図1)

中空ファイバー透過率試験光学系-要求仕様書(図2)

(図2)

中空ファイバー透過率試験光学系-要求仕様書(図3)

(図3)

  

 

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