Comment fait-on rentrer la lumière dans une fibre optique ?

[rocky8 0]

Bonjour à tous.
Pouvez-vous m'expliquer comment faire pour fibrer la source lumineuse d'un appareil de foucault ? Faut-il un truc spéciale pour faire "rentrer" la lumière dans la fibre ?
Est-ce que y'a moyen avec ça : http://www.surplusshed.com/pages/item/m2171.html
Je sais bien que c'est superflu et qu'une simple loupiotte marche nickel mais c'est juste pour le plaisir de bricoler un peu quoi.
Merci à vous.

[Ce message a été modifié par rocky8 (Édité le 14-10-2009).]

[saci 0]

Salut,
si ça peut aider: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fibre_optique

[astroperenoel 1]

Tien donc c'est la même boite qui fit des galettes de Pyrex, et je remarque que les fibres optiques sont à base de silice, y-aurait-il là une explication sur le pourquoi du comment que y a plus de blank de Pyrex pour l'astronomie
Mouai, ça ne dit pas trop comment on fait rentrer le bidule dans le machin: faut test avec ses petits bras

[BGI 14]

Avec un entonnoir à photons ???

'Chuis loin.....

BGI

[ABDEL 50]

salut,

bein oui c'est tout à fait possible et même très puissant le faisceaux,d'ailleurs c'est la même que j'ai acheté chez eux,elle a un diamètre utile de 3mm et mesure 90cm de longueur ,mais si tu veux l'utiliser à plein rendement il est utile d'utiliser une lampe dichroïque basse tension avec réflecteur pour concentrer le flux de lumière;la lampe: 12VOLT 50WATT minimum,mieux avec du 100W mais ça chauffe quand même, alimenté par un transfo électronique 12V à découpage,avec condenseur optique et lentille convergente pour avoir un faisceaux parallèle ,filtre anti calorique(filtre IR)car tu risque de tout cramer,filtre jaune ou vert mais pas obligé et ventillo de pc pour refroidir le tout.
j'ai fait un montage avec boite en ctp,ça fonctionne et j'ai testé,il me reste à assembler pour l'utiliser.En attendant,j'utilise le foucault avec une led à grand flux pour le polissage d'un 250 et c'est franchement suffisant;le seul intérêt que je vois avec un tel montage,est la possibilité de détecter le micromamelonnage avec une lame de phase;et plus facile pour voir le mamelonnage.
si t'as des questions,et si j'ai les réponses bien évidemment ,je suis là pour répondre
amicalement

[Ce message a été modifié par ABDEL (Édité le 15-10-2009).]

[Thx8411 0]

Cela s'appelle faire une injection. Il faut focaliser la lumière, d'une manière ou une autre, lentille, réflecteur... C'est pour cela que l'on utilise souvent des lasers.

[rocky8 0]

Merci pour toutes ces réponses.
Donc si je résume c'est très facile : il suffit de mettre une lampe devant la fibre Je m'attendais à un truc plus vicieux.
Et pour que ça crache un max je condense la lumière sur une extrémité de la fibre et basta.
Bien alors je vais commander celle de surplusshed et zou !

[rocky8 0]

Et au fait, une question qui me semble importante :
Combien vaut l'angle d'éclairement du cône de lumière qui sort de la fibre ?
C'est important pour voir si le miroir peut être éclairé uniformément.

[Strock Pierre 229]

Hue non! C'est plutot me diamètre et la distance à la fente qui donne l'angle d'éclairement.
Pierre

[rocky8 0]

Je ne pige pas trop...
Et puis je compte faire un slitless.

[Moindrot Sébastien 25]

Valeur du cône de l'éclairement : défini par l'ouverture numérique de la fibre (sin(tetha)=racine (indice coeur²-indice gaine²)) , theta=angle d'acceptance.

Les fibres largement multimodes ont une ON beaucoup plus grande que les monomodes, donc beaucoup plus faciles à coupler.

Injection du laser dans une fibre MONOMODE, a part avec une platine xyz et un objectif de microscope avec une bonne ouverture numérique je vois pas comment faire. Encore dans une fibre multimode c'est faisable mais avec une monomode les pertes en injection sont énormes.

De plus il faut que l'interface soit polie (je suppose que tu n'a pas de connecteur donc grosse pertes due à la diffraction) donc pertes de plusieurs dB (nous avec des connecteurs et en prenant soin de bien vérifier l'absence de poussières sur le coeur pour éviter tout phénomène de diffusion on arrive à 0.5dB par connecteur) .

Perso j'ai opté pour une fibre juste clivée (clivage tres facile) glissée dans une gaine thermo, le couplage se fait sur une superled qui vient épouser cette face, donc pas d'optique pour le couplage. C'est un montage robuste qui accepte le voyage et qui fonctionne bien. Je mesurerai les pertes entre cette configuration et le montage pros qu'on utilise en manip.

Contrairement au montage avec focalisation qui redemande des reglages (puissance mètre optique+ déplacement xyz) qui devient vite usine a gaz et montage pouvant revenir cher.

seb

[PierrePA28 32]

Bonjour

Je ne connais pas les dimensions de la source lumineuse dont vous souhaitez guider la lumière vers un miroir. Néanmoins, je peux donner quelques indications à ce sujet, surtout si vous envisagez d'utiliser une source laser; je reviendrai à la fin sur le cas d'une source étendue qui pose des problèmes différents de ceux associés à une source laser.

Une source laser peu chère est souvent un pointeur distribué par les organisateurs de congrès ou que l'on trouve chez les vendeurs de composants électroniques. La puissance est peu élevée mais les propriétés de la source compensent ce point. Pour faire rentrer la lumière dans une fibre, on utilise un objectif de microscope: le faisceau entre par sa lentille "interne" et ressort par celle qui, en fonctionnement microscope, fait face à l'échantillon à observer. Il faudrait prendre un objectif d'ouverture numérique (O.N ou N.A pour "numerical aperture") moyenne: ces données sont gravées dessus. L'ouverture numérique est le sinus du demi angle au sommet du cône de lumière qui peut entrer dans l'objectif dans son fonctionnement microscope; dans le montage de guidage, cela correspondra à peu près à celui de sortie que vous voudriez connaître. Pour être plus quantitatif quant à l'O.N à choisir, il faudrait connaître les indices associés à la fibre; il est plus rapide de faire un essai avec deux ou trois objectifs.
L'objectif de microscope fait converger le faisceau parallèle du laser en son foyer: la dimension de la tache focale est suffisamment petite pour entrer dans le coeur de la fibre et le faisceau est guidé vers la sortie. Le foyer est très proche de la lentille de sortie: quelques fractions de millimètre; n'essayez surtout pas de le regarder avec un papier et une loupe.
Avec une mécanique suffisamment stable et précise - d'une part on amene l'entrée de la fibre sur cette tache focale - d'autre part on la centre sur son maximum d'intensité. On examine ce centrage dans les deux directions en cherchant à l'oeil le maximum d'éclairement sur un papier perpendiculaire au cône de sortie. Une platine à vis serait idéale pour ces centrages; l'entrée de la fibre doit aussi être maintenue pour éviter de vibrer.
Enfin, des défauts peuvent exister: les faces d'entrée et de sortie doivent être correctement clivées ou polies de manière qu'elles soient bien perpendiculaires à la fibre. Il faudrait aussi filtrer spatialement, ce qui est plus difficile à réaliser soi même.
Quelques remarques.
- Il est plus facile de faire entrer la totalité de la puissance du laser dans la fibre alors que ce ne sera pas du tout le cas pour une source à incandescence comme une lampe quartz-iode Q.
- La lumière fournie par un laser est cohérente, contrairement à celle d'une Q.I. Ceci entraine que des interférences, des figures de tavelures ( "speckle" pour les anglophones)... peuvent apparaître. Peu importe le nom de ces "défauts" car l'essentiel est de savoir si l'on a obtenu un gain dans ce que l'on cherche en utilisant l'une ou l'autre de ces sources lumineuses.

En espérant avoir pu vous aider.
Pierre

[PierrePA28 32]

Rebonjour

Désolé de n'avoir pas lu la réponse de S. Moindrot postée tard hier soir . J'étais resté sur les précédentes. S. Moindrot a mis en langage professionnel ce que j'ai mis en langage courant et j'ai voulu éviter la formule. Ma réponse fait donc en partie double emploi avec la sienne mais je n'ai pas grand chose à y ajouter en l'absence de questions supplémentaires.

Cordialement
Pierre

[Moindrot Sébastien 25]

Aussi, si le laser a quand même un peu de pêche, et si tu as choisi l'option avec la lentille, attention à ne pas avoir de poussières sur la fibre, sinon ça peut bruler...et clivage et polissage seront à refaire.

Seb

[rocky8 0]

Merci à vous. En fait je souhaiterais une source étendue. A savoir une lampe au sodium 400W. Un truc que j'avais récupérer à la déchetterie.
400W c'est beaucoup trop. Donc si j'ai beaucoup de perte ce n'est pas grave. 25% de rendement serait parfait. Je souhaite utiliser cette lampe pour avoir une bonne puissance d'éclairage et aussi parceque je me dis que le côté monochromatique de cette source est un plus. D'ailleurs je vais ouvrir un autre post à ce propos.

Donc il me faut plutôt une fibre multimode avec système de focalisation.

Abdel et sébastien : avez-vous des photos de vos montages que je me fasse une idée ?

[PierrePA28 32]

Bonsoir

Faire entrer 25% de 400W provenant d'une source classique étendue dans une fibre est illusoire: ne sortira de la fibre que ce qui peut y entrer. Or ne rentre que la portion de l'image de la source que l'on a pu focaliser sur la face d'entrée de la fibre. L'ennui avec une source étendue et qui rayonne dans l'espace entier et que son image par une lentille ne capte qu'une petite partie des 400W; avec un miroir on peut éventuellement la doubler.
L'aire de l'image formée sur la face d'entrée étant proportionnelle à celle de la source, quoi qu'on fasse, on n'obtiendra une image dont le rayon est de l'ordre de celui de la fibre que si l'on sélectionne par un diaphragme une très petite zone de la source.
Alors on ne sera pas loin, avec la source étendue qui rayonne dans toutes les directions, de ce que l'on peut coupler provenant d'un laser qui rayonne dans une direction unique et dont l'aire émissive est très petite, quelques millimètres carrés. En termes plus techniques, les luminances ( quantité d'énergie émise par unité d'aire de la source et angle solide) des deux types de sources sont sans commune mesure.
Pour ma part, je ne tenterais ce genre de montage à source étendue que pour expérimenter, visualiser chaque étape, en voir les avantages et inconvénients. Historiquement, des choses ont été faites en optique avec des sources étendues et des complications sans nom; l'arrivée du laser les a reléguées aux curiosités historiques.
Cordialement
Pierre

[ABDEL 50]

salut,
je posterais des photos de mon montage qui n'est pas parfait car à  améliorer sans doute,il n'est pas terminé,et ce dés que possible dans la semaine.J'utilise une dichroïque 100 WATT en 12V
En utilisant un réflecteur parabolique avec la lampe QI,on maximise le flux pour justement éviter des pertes et avoir quelques chose de correcte en sortie,car il est clair qu'avec une ampoule qui rayonne dans toutes les directions,la quantité de photons entrant dans un cercle de 3mm de diamètre est très faible.
amicalement

[Ce message a été modifié par ABDEL (Édité le 19-10-2009).]

[PierrePA28 32]

Bonsoir

Utiliser une quartz iode (QI), rayonnant en lumière blanche, est meilleur que d'utiliser une lampe au sodium pour ce qui est de la luminance en tant que source: les 100W de la QI sont émis par une surface nettement plus faible que celle de la lampe au sodium. A système optique égal après, il rentrera, donc sortira plus de lumière avec la QI. Que l'une rayonne en monochromatique et l'autre non changera peu de choses, les miroirs étant à peu près achromatiques dans ce qui est visible par l'oeil.
Le fait d'utiliser un miroir dichroïque pour concentrer le flux lumineux de la QI est une bonne idée car l'énergie infra-rouge, nuisible pour les yeux, n'est pas réfléchie vers le dispositif de guidage.
Néanmoins, il serait bon de connaître le diamètre du coeur de la fibre car seule la lumière qui y entre sera guidée vers la sortie. Cela permettrait de quantifier les différences entre source laser et source étendue, QI ou autre. Si j'ai un moment, je ferai un petit calcul pour estimer la chose.
Cordialement
Pierre

[ABDEL 50]

salut,
Pour les calculs, le diamètre de la fibre posée par le poste est de 3mm.
Bon amusement avec les calculs.

[PierrePA28 32]

Bonsoir

J'ai pu disposer de quelque temps pour penser à la question posée.
Une fibre de 3 mm de diamètre est constituée d'un assemblage de fibres de verre beaucoup plus petites ou bien d'un plastique gainé; il existe une troisième solution qui est le tube de liquide. Quoi qu'il en soit, leur ouverture numérique O.N. donnée par les fabricants est très proche de 0,5, cela signifie que le demi-angle au sommet du cône de lumière que l'on peut guider est équivalent à 30° d'angle. Il faut donc que l'optique de concentration du flux lumineux ait au plus la même O.N; une partie de la lumière qui "dépasserait" cette O.N finirait par sortir dans la gaine et être diffusée, donc perdue pour la sortie.
Les dimensions du filament d'une QI de 100W sont très proches de 2mm x 3mm; former l'image du filament sur la face d'entrée de la fibre de 3 mm de diamètre avec un grandissement 1 et conservant l'ON permet de coupler le maximum de lumière avec une solution simple et peu onéreuse.
Pour cela, on prend un miroir sphérique et l'on place la QI à proximité immédiate de son centre de courbure et dans un plan perpendiculaire à l'axe du miroir. L'image du filament sera alors symétrique de la QI par rapport au centre de courbure, et obtenue avec le grandissement 1.
Si le miroir a aussi une ON = 0,5, tout ce qu'il renvoie dans la fibre sera guidé vers sa sortie.
Il faut cependant tenir compte de la température acceptable par une fibre plastique ( 70°) ou celle supportée par l'enrobage qui recouvre la gaine des fibres de verre: un écran métallique placé entre la QI et son image peut assurer ce point.
Un miroir dont le diamètre est égal à son rayon de courbure a une ON égale à 0,5 et va renvoyer tout ce qu'il capte vers la fibre. De tels miroirs sphériques se trouvent chez les fournisseurs ( Voir Edmund Optics France, par exemple, ou Melles Griot ...). Une lentille asphérique utilisée pour un condenseur a la même ouverture numérique mais est beaucoup plus chère qu'un miroir.

Faire rentrer plus de lumière nécessite
- soit de disposer d'une source dont la luminance est plus élevée que celle d'une QI, par exemple une lampe à arc dans le xénon: cela devient un peu l'usine à cause des problèmes d'allumage et de sécurité;
- soit d'utiliser un miroir de section ellipsoïdale dont les deux foyers sont très séparés: en disposant la QI en un des foyers, son image sera en l'autre foyer où l'on place l'entrée de fibre. L'avantage par rapport au miroir sphérique est que, à ON coté entrée de fibre égale à 0,5, on aura capté plus de lumière coté QI.

Partant d'une QI qui rayonne 100W dans l'espace entier,la quantité de lumière captée par le miroir sphérique d'ON = 0,5 est en gros 7W qui se retrouveront en entrée de fibre, et dont seulement une partie (60%) sera transmise en sortie.
Bonne soirée
Pierre

[ABDEL 50]

salut rocky8,

Comme promis,voilà des photos du montage de fortune,ne rigolez pas s'il vous plaît,il n'est pas encore terminé;par contre,j'accepte volontiers des idées pour améliorer le rendement.

J'ai utilisé ici une lampe de 50 watts pour l'occasion,une 100W donne de meilleurs résultats.
Dans certains illuminateurs à fibre optique,on utilise une lampe à arc de type xénon qui rayonne dans tout l'espace,dans ce cas une première lentille sert à collimater le faisceau et une deuxième placée juste derrière sert à focaliser les rayons dans la fibre;dans mon cas la source étant faible par rapport à une lampe à arc,l'usage d'un réflecteur est fort utile,le jeu d'optique,ici un condenseur optique et lentille convergente me permet de récupérer un max de lumière,certes,il y a des pertes mais c'est déjà assez bien.
j'espère que ça t'aideras.
Amicalement.

[Ce message a été modifié par ABDEL (Édité le 25-10-2009).]

[rocky8 0]

Merci, pardon de ne pas avoir répondu plus tôt mais je n'ai pas eu accès à internet pendant quelques jours.
Je vous tiens au courant si je me lance dans la fibre.