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11_LEDs and OPTICAL FIBERS - Coggle Diagram
11_LEDs and OPTICAL FIBERS
Optoelectronic systems
Light sources
Laser
Incandescent lamps
LED
FLuorescent lamps
Light transfer
Direct
Indirect
lenses and mirrors
light guides / optical fibers
Sensor
Photomultiplier
Photographic film
Photodiode
CCD and diode arrays
can use
refraction
reflection
LED
cosa sono
semiconductor light sources
pn junctions
material
Gallium GaAs
GaAsP
GaP
designed to emit visibile light
radiation in all directions
some light suffers total internal reflection and cannot escape
ecapsualte LED in a transparent plastic dome
works in forward bias
Electron: from n to p region
electron-hole pair process
photos in the visibile infrared lights
this phenomenon depends
quantic efficiency
ratio between photons’ emission and electrons’ injection.
characteristics
LED can Generate Different Light Color
Wavelength determinate light color output
Temperature will Affect LED Efficacy
Low Energy Consumption
Long Life
Optical Fibers
cosa sono
small cylindrical fibers
works as dielectric waveguides able to carry light
composed by
an inner part (‘core’) with higher refractive index
outer part (‘cladding’) characterized by a lower refractive index.
step index
type
made by
Il nucleo deve essere caratterizzato dalla minore attenuazione ottica possibil
L'indice di rifrazione varia gradualmente dal nucleo al rivestimento
works
The light rays travel through optical pathways of different length
reach the end of the fiber at different times
based on
acceptance angle
maximal angle below which all rays propagate in the fiber with total reflection
acceptance cone
ono il cui asse è allineato con l'asse longitudinale della fibra
angolo è uguale al doppio dell'angolo di accettazione della fibra
attenuation
loss of optical power of a wave travelling in the fiber in the longitudinal direction
due to absorption and scattering phenomena.
absorption coefficient
fractional decrease of optical power per unit of distance dx
Rayleigh scattering
polarization of a small dielectric
light wavelength >
field forces dipole oscillations in the particle
emission of EM waves in "many" directions
Bending losses
curve strette modificano la geometria della guida d'onda locale che può portare alla fuga delle onde
onda trasmessa o penetrazione del rivestimento
il campo raggiunge il mezzo esterno e una parte dell'energia luminosa viene persa
graded index (GRIN)
type
pathways of different length
profilo dell'indice di rifrazione (solitamente parabolico
end a the same time.
LED-optical fiber coupling
tre modi
La luce è accoppiata da una superficie che emette LED a una fibra multimodale utilizzando una resina epossidica di corrispondenza dell'indice. La fibra è legata alla struttura LED.
Una microlente focalizza la luce divergente da una superficie che emette un LED in una fibra ottica multimodale.
dell'accoppiamento con una lente mediante imaging della regione di emissione della luce di un LED sul nucleo di una fibra ottica La regione di emissione viene stampata sul nucleo della fibra con diametro I (immagine) utilizzando una lente convessa con lunghezza focale f.
FIBER BUNDELS
incoherent bundles
evanescenza trascurata qui
le fibre non sono disposte in modo particolare e possono trasmettere solo illuminazione
per fornire un'illuminazione intensa dei campioni studiati
coherent bundels
to minimize evanescence
Metal Coated Silica (MCS) Fibres
rivestimento in fibra con materiali con indice di rifrazione inferiore e spessore dello stesso ordine di lunghezza d'onda.
risoluzione aumenta con l'aumentare del numero di fibre nel fascio
evitare l'evanescenza tra le fibre contigue
la posizione relativa delle fibre è la stessa ai due terminal
endoscopi