Monochromatisches LichtBeispiel

Edmund Optics offers fiber-optic collimators for FC/PC, FC/APC and SMA connectors and different wavelength ranges around 350 nm to 1600 nm.

In principle, a fiber collimator can also be used “in reverse”, i.e., for launching a free-space beam into an optical fiber. However, it usually does not provide the required tools for fine adjustment (which are particularly required for single-mode fibers). That adjustment then has to be done e.g. with turning mirrors in the path of the input beam.

Our polarization-maintaining fiber collimator has a high extinction ratio, low insertion and high return loss. The unique processing and high-quality AR coating also enable this collimator to handle high optical powers.

The insertion loss of a single fiber collimator can be pretty small – of the order of 0.2 dB (i.e., a few percent) or even lower. It depends on various factors, such as anti-reflection coatings and dirt on the lens. It should not matter, however, whether a bare fiber or a connectorized fiber is used.

In der Realität erfüllen die Absorptionseigenschaften dieser Pigmente dieses Idealbild jedoch nicht. Daher benutzt beispielsweise ein Vier-Farben-Drucker zusätzlich ein schwarzes Pigment. Farben, die durch die Kombination von Cyanblau, Gelb, Magenta und Schwarz erzeugt werden, gestalten den sogenannten CYMK-Farbraum.

Monochromatisches LichtLampe

Note: the article keyword search field and some other of the site's functionality would require Javascript, which however is turned off in your browser.

Das menschliche Sehsystem ist jedoch nicht in der Lage, zwischen monochromatischer und Breitbandstrahlung zu unterscheiden, solange die Reizung bei allen drei Zäpfchenarten gleich bleibt. Die Wahrnehmung von „Gelb” kann somit ebenfalls von einem Breitbandspektrum zwischen 550 nm und 700 nm hervorgerufen werden, solange die grünen und gelben gleichzeitig und die blauen Zäpfchen überhaupt nicht gereizt werden. all. So geht auch die Wahrnehmung von „Cyanblau” auf die gleichzeitige Stimulation von blauen und grünen Zapfen zurück, während die Wahrnehmung von „Magenta” (oder Violett) mit der gleichzeitigen Stimulation von blauen und roten Zäpfchen begründet ist (siehe Abb. 1). Bei zeitgleicher Reizung aller Zäpfchenarten wird die Farbe „Weiß” wahrgenommen.

Die Farbwahrnehmung erfolgt durch die menschliche Sinneswahrnehmung. Verfahren zur Farbmessung geben diese Wahrnehmung durch erklärende und nachvollziehbare Größen wieder. Gemäß DIN 5033, Blatt 1, wird Farbe wie folgt definiert:

The same kind of device can also be used for launching light from a collimated beam into a fiber, or for fiber-to-fiber coupling: light from the first fiber is collimated with a fiber collimator and then focused into the second fiber by another collimator. Basically, fiber collimators can be seen as the natural interface between fiber optics and free-space optics.

Abb. 1: Verhältnismäßige spektrale Empfindlichkeit der vier Arten von Lichtrezeptoren in der menschlichen Netzhaut.Die drei Zäpfchenarten sorgen für photopisches Sehen, die Stäbchen dagegen für skotopisches Sehen (Nachtsicht)

Laut dieser Definition wird von der Beobachtung mit „einem” Auge gesprochen, welches „unbewegt” ist, womit andere Faktoren wie die räumliche Wahrnehmung in Bezug auf die Objekte, ihre Richtung und sogar ihre relative Bewegung von der Farbwahrnehmung ausgeschlossen werden. Da einäugiges Beobachten eines unbewegten Objektes die Wahrnehmung von Glanz ausschließt, wird die Bewertung von Glanz in der Farbwahrnehmung ausgeschlossen.

Please do not enter personal data here. (See also our privacy declaration.) If you wish to receive personal feedback or consultancy from the author, please contact him, e.g. via e-mail.

Further, we have many interesting case studies on the same page, with topics mostly in fiber optics. Concrete examples cases, investigated quantatively, often give you much more insight!

Fiber-optic collimators are available for different collimated beam sizes, which simply means different values of the focal length. Naturally, devices for larger collimated beams need to be both longer and larger in diameter. The largest fiber collimators are those for high-power multimode fibers as used in laser material processing or for pumping high-power lasers; they also need to be optimized for reliable operation at high optical power levels.

O/E Land's fiber collimators and focusers are available as fixed or adjustable versions, in fiber-pigtailed or receptacle form, also with customized designs.

MonochromatischeskohärentesLicht

Die drei verschiedenen Zäpfchenarten unterscheiden sich in ihrer spektralen Empfindlichkeit in Bezug auf elektromagnetische Strahlung. Abb. 1 verdeutlicht dies für das durchschnittlich normal sehende Auge. Trifft monochromatische Strahlung auf das Auge, wie es bei der Spektralzerlegung von weißem Licht der Fall ist, bestimmt die Wellenlänge darüber, welche Zäpfchenart stimuliert wird. Monochromatisches Licht mit 680 nm Wellenlänge reizt nur eine Art von Zäpfchen, während die andern beiden Arten demgegenüber unempfindlich sind. Daraufhin deutet das Hirn diese Signale von dieser Zäpfchenart als Farbe „Rot”. Von den anderen Zäpfchenarten geht kein Signal aus. Daher werden diese Zäpfchen als „rote Zäpfchen” bezeichnet. Demgegenüber stehen die „blauen” sowie die „grünen Zäpfchen”.

Farbe tritt in Form von Licht auf. Dieses kann von selbst leuchtenden Lichtquellen oder Oberflächenfarben (von nicht selbst leuchtenden Lichtquellen) stammen. Andererseits kann Farbe in der Zwischenform von Leuchtfarben auftreten und zwar mittels Farbstoffen wie optischen Aufhellern oder Tagesleuchtfarben, die Photonen mit kurzen Wellenlängen absorbieren und als Licht mit längerer Wellenlänge wieder emittieren.

Im Idealfall resultiert die Kombination von gelben, cyanblauen und violetten Pigmenten in einer vollständigen Absorption des sichtbaren Wellenlängenbereichs und somit in der Wahrnehmung einer schwarzen Oberfläche.

Another application is the combination with a back-reflecting mirror and some additional optical element. For example, one may insert a Faraday rotator in order to obtain a fiberized Faraday mirror, or a quarter-waveplate for an effective half-waveplate reflector. In other cases, one may be using some optical filter or a saturable absorber.

It is often necessary to transform the light output from an optical fiber into a free-space collimated beam. In principle, a simple collimation lens (see Figure 1) is sufficient for that purpose. However, the fiber end has to be firmly fixed at a distance from the lens which is approximately equal to the focal length. In practice, it is often convenient to do this with a fiber collimator (fiber-optic collimator). There are two different basic types of such devices, differing in how the fiber is mounted:

Wie bereits erwähnt reizt monochromatisches Licht bei einer gewissen Wellenlänge vorwiegend eine Zäpfchenart, wobei die Wahrnehmung von „Blau”, „Grün” oder „Rot” entsteht. Je nach vorliegender Wellenlänge kann monochromatisches Licht auch zwei Zäpfchenarten gleichzeitig stimulieren, sodass es zu einer weiteren Farbwahrnehmung kommt. Die roten und grünen Zäpfchen werden etwa durch monochromatisches Licht bei 580 nm gereizt und ein von diesen Zäpfchen gesendetes Signal erzeugt die Wahrnehmung von „Gelb” – dabei gibt es kein gleichzeitig gesendetes Signal von blauen Zäpfchen.

How should I select a collimating lens, given the beam divergence and required collimated beam diameter? Should I use a concave + convex combination to get the result if the divergence is very small?

Different kinds of lenses can be used in collimators. For standard telecom fibers and in fact many others, one mostly uses GRIN lenses (gradient-index lenses), as these are relatively cheap and small. However, they are less suitable for larger beam diameters, e.g. of more than a few millimeters. In such cases, one tends to use conventional singlet or doublet lenses, which may be of spherical or sometimes aspheric type. This is needed, for example, when a collimated beam needs to be transmitted over a large distance, such as in free-space optical communications, where a long Rayleigh length is required.

Dadurch, dass Spektralzerlegung von weißem Licht die Wahrnehmung von verschiedenen Farben zur Folge hat, ist die Farbwahrnehmung folglich eng mit der Wellenlänge des Lichts verknüpft. (siehe Abb. 1). So wird beispielsweise ein Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm als „Rot” und eines mit 550 nm Wellenlänge als „Grün” wahrgenommen. Es gibt jedoch einige Farben, wie etwa violett, die nicht direkt einer bestimmten Wellenlänge zugeordnet werden können und somit bei der Spektralzerlegung von weißem Licht nicht vorkommen.

Somit gelangt man zu einer wichtigen Schlussfolgerung: Betrachtet wird eine Lichtquelle, die aus drei verschiedenen Quellen mitsamt der Farben Rot, Grün und Blau besteht. Wenn die jeweilige Intensität der drei einzelnen Quellen veränderbar sind, können alle möglichen Farben erzeugt werden. Genau darin besteht auch die wesentliche Idee von Farb-Kathodenstrahlröhren für vornehmlich Fernseher und PC-Bildschirme: Jedes Pixel (ein Bildpunkt auf dem Bildschirm) besteht aus drei kleineren einzelnen Punkten der Farben Rot, Grün und Blau (siehe Abb. 2). Diese einzelnen Bildpunkte liegen so nah beieinander, dass das menschliche Auge diese nicht einzeln wahrnehmen kann. Stattdessen erzeugen sie die Wahrnehmung einer bestimmten Farbe durch Überlagerung ihrer jeweiligen Intensität. So erscheint ein Pixel gelb, wenn nur der rote und grüne Bildpunkt Licht ausstrahlen. Strahlen alle drei Bildpunkte gleichzeitig Licht aus, erscheint das Pixel weiß. Die Gesamtheit der durch Farbaddition erzeugten Farben erzeugt den RGB-Farbraum. Sie basieren alle auf den drei (additiven) Primärfarben rot, grün und blau.

CSRayzer provides different kinds of fiber collimators, which can be customized for high power, focusing distance, beam spot diameter, etc. Fixed focus collimators are also available.

Special requirements may lead to the use of special lenses. For example, achromatic doublet lenses are used if beams with quite different wavelengths need to be handled, as otherwise proper collimation may not be achieved for all wavelengths. Aspheric lenses may be used in cases with large beam divergence from the fiber (i.e., for fibers with small mode radius) in order to eliminate spherical aberrations.

Angled fiber ends are often used to suppress back-reflections from the fiber end face into the core, i.e., to maximize the return loss. Unfortunately, the angle leads to some deflection of the output beam.

By submitting the information, you give your consent to the potential publication of your inputs on our website according to our rules. (If you later retract your consent, we will delete those inputs.) As your inputs are first reviewed by the author, they may be published with some delay.

There are also fiber launch systems with additional adjustment tools for different degrees of freedom, allowing the launch of a non-adjustable input beam.

Using our advertising package, you can display your logo, further below your product description, and these will been seen by many photonics professionals.

Here you can submit questions and comments. As far as they get accepted by the author, they will appear above this paragraph together with the author’s answer. The author will decide on acceptance based on certain criteria. Essentially, the issue must be of sufficiently broad interest.

Coupling of light into single mode fibres can be made simple with the use of a PowerPhotonic fiber coupling micro lens array. We design and manufacture standard and custom optics in 1D and 2D arrays. All products are made in high grade fused silica and capable of both high efficiency and high power handling and our unique process minimises channel cross talk due to extremely low scatter. Lenses can spheric, aspheric or freeform due to our unique manufacturing process.

The beam radius of the obtained collimated beam depends on the circumstances. In some cases, the beam diameter is as small as the fiber diameter, e.g. 125 μm; the Rayleigh length can then be less than 1 cm. In other cases, one needs beam diameters of several millimeters or even more.

For calculations, the simpler case is that of a single-mode fiber. Here, the beam radius can be calculated with reasonably good accuracy using the following equation:

Abb. 2: Der Farbadditionseffekt mit weißem Licht aus einem Overhead-Projektor vor (oben) und nach (unten) dem Durchgang durch einen Magenta-Filter. Links ist die entsprechende Spektralzerlegung zu sehen, während der Kreis rechts die entstehenden Farbeindrücke zeigt. Es wird deutlich, dass der Filter Licht vom grünen Bereich im sichtbaren Spektrum nahezu vollständig absorbiert, während das blaue und rote Licht durch den Filter kaum geschwächt wird. Der Eindruck von Violett erscheint, wenn gleichzeitig Licht vom blauen und roten Bereich im sichtbaren Spektrum vorhanden ist, Licht vom grünen Bereich jedoch nicht.

Diese Farbdefinition mag etwas kompliziert formuliert sein, ist aber in ihrem Kern unmissverständlich und erlaubt es, dass die visuelle Wahrnehmung von „Farbe” von allen anderen Eindrücken während des Sehens unterschieden werden kann. Mit dem Adjektiv „strukturlos” wird in dieser Definition die Beschaffenheit von beobachteten Objekten von der Farbempfindung getrennt.

Monochromatisches Lichtkaufen

Farbe stellt, im Gegensatz zu Masse, Volumen oder Temperatur, nicht bloß eine physikalische Eigenschaft eines Objektes dar. Sie ist eher eine Empfindung, die durch Strahlung von ausreichender Intensität hervorgerufen wird. Die Strahlung kann von einer selbst leuchtenden Lichtquelle stammen oder von einer Oberfläche reflektiert werden. Diese Strahlung dringt in das Auge ein, wobei Rezeptorzellen diese in Nervenimpulse umwandeln. Diese Nervenimpulse werden an den für Farbverarbeitung zuständigen Teil des Gehirns weitergeleitet. Die Wahrnehmung von Farbe hängt neben physikalischen Gesetzen auch von physiologischen Vorgängen der Strahlung in Bezug auf Organe. Zu diesen zählen insbesondere visuelle Bedingungen, Leuchtdichte (Helligkeit) und die Anpassungsfähigkeit des Auges.

Abb. 3: Ein RGB-Bildschirm besteht aus vielen kleinen roten, grünen und blauen Punkten. Bei Veränderung ihrer Helligkeit wird – durch Farbaddition – der Eindruck von verschiedenen Farben erzeugt.

Some fiber-optic collimators have adjustment screws for controlling the beam direction (by an integrated tilt adjustment) or possibly even for the fine longitudinal positioning (adjustment of focusing or working distance). Others don't have such adjustment options, and one may position and align the whole collimator with additional opto-mechanics.

For multimode fibers, the beam divergence at the output (and thus the collimated beam size) depends on the launch conditions, and possibly even on the condition (e.g. bending) of the fiber. Generally, the beam divergence angle will be larger than according to the estimate for the single-mode fiber – possibly even much larger.

A shorter focal length is mainly useful to keep the whole setup smaller. Concerning the coupling efficiency, there is no fundamental reason to choose a larger or smaller focal length.

This assumes that the beam profile of the fiber mode has an approximately Gaussian shape, so that we can apply the corresponding formula for the beam divergence half-angle <$\theta_\rm{fiber}$>.

PolychromatischesLicht

Die optimale Lichtmesstechnik um Farbauswertungen und Analysen durchführen zu können sind spektral auflösende Messgeräte wie Spektralradiometer.

Monochromatisches Lichtphysik

Was geschieht bei der Kombination von zwei Pigmenten? Die Kombination eines gelben Pigments, das kurze (blaue) Wellenlängen absorbiert, mit einem cyanblauen Pigment, das lange (rote) Wellenlängen absorbiert, resultiert bei Bestrahlung mit weißem Licht in der Reflexion von ausschließlich mittleren (grünen) Wellenlängen. Folglich ergibt die Kombination aus gelben und cyanblauen Pigmenten die Reflexion von grünem Licht. Ähnlich ergeben gelbe und violette kombinierte Pigmente rotes Licht und die Kombination aus Cyanblau und Violett bringt grünes reflektiertes Licht hervor. In der nachfolgenden Abbildung (Abb. 4) wird der Effekt der Farbsubtraktion für Filter veranschaulicht.

Sie können Produkte zu der Merkliste hinzufügen und diese miteinander vergleichen oder uns eine Anfrage zukommen lassen. Hierzu befinden sich Merklistensymbole auf Produktseiten und Produkttabellen.

„Farbe ist diejenige Gesichtsempfindung eines dem Auge des Menschen strukturlos erscheinenden Teiles des Gesichtsfeldes, durch die sich dieser Teil bei einäugiger Beobachtung mit unbewegtem Auge von einem gleichzeitig gesehenen, ebenfalls strukturlosen angrenzenden Bezirk allein unterscheiden kann.”

Schäfter+Kirchhoff offers a wide range of fiber collimators that can be used for collimating or in reverse as an incoupler. This includes the series 60FC collimators or series 60FC-SF collimators with super fine-focussing mechanism. For large beam diameters the series 60FC-T collimators can be used with integrated TILT mechanism. Special collimators 60FC-Q with integrated quarter-wave plate or made from amagnetic titanium are also available.

When you select a product, just ask the manufacturer what lens is suitable for your fiber and needed collimated beam diameter. There are different technical routes for achieving optimal performance.

The insertion loss for a pair of collimators, as used for fiber-to-fiber coupling, may be substantially higher than the sum of insertion losses of the two devices. Particularly for single-mode fibers, it is important to achieve good mode matching. Obviously, both collimators should have the same collimated beam size. Depending on the exact longitudinal positioning of the fibers in the collimators, some non-zero distance between the collimators may be ideal. This also allows one to insert additional optical elements, such as optical filters or polarizers.

A shorter wavelength usually leads to a somewhat smaller mode size, but nevertheless to a lower beam divergence and to a smaller output beam radius. This holds even more if the fiber gets into the multimode regime for sufficiently short wavelengths. For such reasons, a visible pilot beam for an infrared beam, for example, may not accurately show the size of the infrared beam. Also, the correct fiber positioning for collimation may depend on the wavelength, particularly if no achromatic lens (see below) is used.

Die Farbwahrnehmung findet in unserem Gehirn statt. Dies geschieht durch die Überlagerung von Nervensignalen mittels drei verschiedener Photorezeptoren, die über die gesamte menschliche Netzhaut verteilt sind. Diese Photorezeptoren werden Zapfen genannt und sorgen für photopisches Sehen bei Tageslicht. Photorezeptoren, die für skotopisches Sehen (Nachtsicht) verantwortlich sind, nennen sich Stäbchen; diese sind empfindlicher als die Zäpfchen. Da es nur eine Stäbchenart gibt, verläuft die Nachtsicht farblos.

Monochromatischlicht

Note: this box searches only for keywords in the titles of articles, and for acronyms. For full-text searches on the whole website, use our search page.

Monochromatisch Definition

Is there a reason to prefer collimators with shorter focal length if everything I need is passing from fiber to free space, doing something on the beam with bulk optics, and then passing again to fiber? Since longer focal length ensures bigger beam radius, so less divergence, I don't get how I can chose the best collimator.

Abb. 4: Überschneidung der Farbflächen von gelben, cyanblauen und violetten Farbfiltern auf einem Overhead-Projektor. In den sich überschneidenden Flächen ergibt die Farbsubtraktion grünes, rotes und blaues Licht.

It is also assumed that the distance between fiber end and lens is close to the focal length <$f$> of the lens. If the distance is too small, the beam will diverge, and for too large distances it converges to a focus at some distance. It can be useful to get slightly into that latter regime, where a beam focus (with a beam diameter slightly below that at the collimator) is reached in a suitable working distance. The longer the focal length, the less critical is the longitudinal positioning.

Note that a smaller mode size of the fiber implies a larger beam divergence and thus a larger collimated beam for a given focal length.

The housing of the lens easily connects to fiber-optic cables either with FC/PC or with SMA connectors and enables Z-axis alignment.

For some fiber connectors with inclined fiber connection, this can be compensated by some tilt of the fiber fixture. Otherwise, the beam from the fiber will hit the lens at some angle. After the lens, the beam direction should nevertheless be in the direction of the fiber (assuming correct longitudinal and transverse positioning), but it will be somewhat offset from the center of the lens. That may also lead to increased insertion loss and to beam quality deterioration if some clipping, reflection or scattering occurs at the edge.

Ich habe die Datenschutzerklärung zur Kenntnis genommen. Ich stimme zu, dass meine Angaben und Daten zur Beantwortung elektronisch erhoben und gespeichert werden. Hinweis: Sie können Ihre Einwilligung jederzeit für die Zukunft widerrufen.

Während Farbaddition die Wahrnehmung von verschiedenen Farben durch Überlagerung von roten, grünen und blauen Lichtquellen beschreibt, basiert Farbsubtraktion auf der Absorption von weißem Licht durch Filter oder Pigmente. Ein Gelbfilter absorbiert beispielsweise Wellenlängen unter circa 500 nm, was blauem Licht entspricht, übermittelt aber längere Wellenlängen, die grünem und rotem Licht gleichkommen. Trifft somit weißes Licht auf den Filter, übermittelt dieser Wellenlängen, die nur die grünen und roten Zäpfchen, aber nicht die blauen, stimulieren. Wie bereits beschrieben, wird dadurch die Wahrnehmung von „Gelb” hervorgerufen. Wird eine Oberfläche (oder besser: Pigmente auf einer Oberfläche) mit weißem Licht bestrahlt, erscheint diese gelb, da Wellenlängen unter 500 nm absorbiert und Wellenlängen über diesem Wert reflektiert werden. Daraus folgt, dass Filter (oder Pigmente) bei Bestrahlung mit weißem Licht gelb erscheinen, wenn sie blaues Licht absorbieren, violett, wenn grünes Licht absorbiert wird und Cyanblau bei Absorption von rotem Licht. Da der Effekt bezüglich Filter bei durchgelassenem Licht der gleiche ist wie im Hinblick auf Pigmente bei reflektiertem Licht, gelten die folgenden Schlussfolgerungen für Pigmente auch für Filter.