¿Qué es un Analizador de Espectro Óptico?
Un analizadores de espectro óptico, es un espectrómetro que mide el espectro óptico.
El espectro óptico se refiere a la distribución de intensidad por longitud de onda, con la longitud de onda trazada en el eje horizontal y la intensidad de la luz en el eje vertical. Un dispositivo similar es el medidor óptico de longitud de onda, pero el analizador óptico de espectro tiene una función para corregir los valores medidos y un espejo para escanear las longitudes de onda.
El sistema óptico suele ser más complejo que el de un medidor óptico de longitud de onda, pero es multifuncional y muy versátil. Por ello, el precio del equipo es relativamente elevado.
Los analizadores de espectro ópticos se utilizan en el desarrollo de semiconductores ópticos, como las comunicaciones ópticas en red y los fotoacopladores. Otras aplicaciones son el análisis basado en la luz, la medición del contenido de humedad, la medición del grosor de las películas y todos los campos de componentes relacionados con la luz, incluidos la biotecnología y la química, como la farmacéutica y la biología.
Aplicaciones de los Analizadores de Espectro Ópticos
Los analizadores de espectro ópticos se utilizan principalmente para evaluar el rendimiento de los sistemas ópticos. Las fuentes de luz láser y LED, en particular, tienen una gama muy amplia de aplicaciones en la industria, aplicaciones médicas, telecomunicaciones e investigación académica, por lo que es muy importante investigar sus características de longitud de onda.
Los siguientes son ejemplos de aplicaciones de los analizadores de espectro ópticos
- Evaluación de las características de longitud de onda de fuentes de luz monocromáticas, como láseres y LED, y fuentes de luz blanca, como lámparas de mercurio y xenón.
- Evaluación de la reflectancia y transmitancia de componentes ópticos en función de la longitud de onda.
- Controles de calidad en las comunicaciones por fibra óptica, por ejemplo en las comunicaciones ópticas por multiplexación por división de longitud de onda.
Principio de los Analizadores de Espectro Óptico
El principio de los analizadores de espectro óptico puede clasificarse a grandes rasgos en los dos tipos siguientes en función del método espectral: dispersivo e interferométrico.
1. Analizadores de Espectro Óptico Espectral Dispersivo
La espectroscopia dispersiva es un método de resolución espacial de componentes de longitud de onda que utiliza un elemento espectral y mide la intensidad en cada longitud de onda.
Como elementos espectrales se utilizan prismas y rejillas de difracción. Otros espectrómetros constan de un espejo y una lente llamados colimador, y una cámara u objetivo para enfocar.
En el caso de los prismas, la espectroscopia se basa en la diferencia del índice de refracción en función de la longitud de onda. La luz que incide en el prisma se emite con diferentes ángulos de refracción en función de la longitud de onda. Esto permite resolver espacialmente la componente de longitud de onda de la luz que se desea medir.
En el caso de las rejillas de difracción, la espectroscopia aprovecha la diferencia del ángulo de difracción en función de la longitud de onda. Cuando la luz entra en la rejilla de difracción, se emite en un ángulo que satisface las condiciones de difracción y es diferente para cada longitud de onda.
2. Espectroscopia de Interferencia Analizadores de Espectro Óptico
La espectroscopia interferométrica es un método que consiste en interferir la luz que se desea medir y medir el espectro a partir del patrón de interferencia.
Existen dos métodos de interferencia de flujo luminoso, uno que utiliza un divisor de haz para interferir con la luz que se desea medir y otro que utiliza espejos opuestos altamente reflectantes. En la interferometría de dos fotones, se varían las longitudes del camino óptico de los dos flujos de luz, se mide el cambio de intensidad de la luz que interfiere (interferograma) y se puede calcular el espectro mediante la transformación inversa de Fourier.
En la interferometría multiflujo, sólo se puede extraer el componente de longitud de onda resonante mediante la reflexión múltiple de la luz que se desea medir. Como la longitud de onda de la luz resonante puede modificarse cambiando la separación entre espejos, el espectro puede medirse repitiendo este proceso.
En comparación con la espectroscopia dispersiva, que detecta la intensidad de la luz separada por la longitud de onda, el rendimiento del rango dinámico es inferior, pero se puede obtener una gran precisión de la longitud de onda.
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Rendimiento de los Analizadores de Espectro Ópticos
La resolución de longitud de onda es la medida más importante del rendimiento de los analizadores de espectro ópticos. La resolución de longitud de onda es un término que se refiere al límite de la anchura de la longitud de onda sobre la que se puede resolver el espectro óptico.
1. Analizadores de Espectro Óptico de Espectroscopía Dispersiva
En espectroscopia dispersiva, la resolución de la longitud de onda depende del tipo de rejilla de difracción utilizada, de la distancia del camino óptico y de la anchura de la rendija. Por esta razón, los instrumentos con alta resolución de longitud de onda son grandes.
El estrechamiento de la anchura de la rendija por la que pasa la luz al detectar aumenta la resolución, pero también reduce la intensidad de detección, por lo que es importante ajustar el sistema óptico teniendo en cuenta la anchura de resolución requerida. Si la cámara está equipada con un sistema de refrigeración, es posible medir con un fondo más bajo, como la corriente oscura.
2. Analizadores de Espectro Ópticos de Espectroscopia de Interferencia
En el caso de la espectroscopia de interferencia, la resolución de la longitud de onda viene determinada por la anchura del paso cuando se modifica la longitud del camino óptico. Por lo tanto, cuando se requiere una alta resolución de longitud de onda, se necesitan más pasos para la medición, lo que se traduce en tiempos de medición más largos.