DIN 58141-11-2013 Measurement of fiber optic elements - Part 11 Determination of photometric characteristics of side emitting light guides Text in German and English《光纤元件的测量 第11部分 .pdf

1、Juni 2013DEUTSCHE NORM Normenausschuss Feinmechanik und Optik (NAFuO) im DINPreisgruppe 18DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 33.180.10!$6:“1971923www.din.deDDI

2、N 58141-11Messung von faseroptischen Elementen Teil 11: Bestimmung der lichttechnischen Eigenschaften seitlichabstrahlender Lichtleiter;Text Deutsch und EnglischMeasurement of fiber optic elements Part 11: Determination of photometric characteristics of side emitting light guides;Text in German and

3、EnglishMesurage dlments en fibre optique Partie 11: Dtermination des proprits dclairage des conduits lumires quellesmettent latralement;Texte en allemand et anglaisAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 45 SeitenDIN 58141-11:2013-06 2 Inhalt Seite Vor

4、wort . 2 1 Anwendungsbereich 6 2 Normative Verweisungen . 6 3 Begriffe 6 4 Messverfahren . 22 4.1 Integrale Abstrahlung . 22 4.1.1 Mess- und Hilfsmittel 22 4.1.2 Vorbereitung der Probe 24 4.1.3 Durchfhrung 26 4.1.4 Auswertung . 28 4.1.5 Messbericht . 28 4.2 Lngenabhngigkeit der Farbortverschiebung .

5、 30 4.2.1 Mess- und Hilfsmittel 30 4.2.2 Vorbereitung der Probe 30 4.2.3 Durchfhrung 30 4.2.4 Auswertung . 30 4.2.5 Messbericht . 32 4.3 Meridionale Winkelabhngigkeit . 32 4.3.1 Mess- und Hilfsmittel 32 4.3.2 Vorbereitung der Probe 36 4.3.3 Durchfhrung 36 4.3.4 Auswertung . 36 4.3.5 Messbericht . 38

6、 4.4 Radiale Abstrahlung . 38 4.4.1 Mess- und Hilfsmittel 38 4.4.2 Durchfhrung 42 4.4.3 Auswertung . 42 4.4.3 Evaluation 43 4.4.4 Messbericht . 44 DIN 58141-11:2013-06 3 Contents Page Foreword . 5 1 Scope 7 2 Normative references 7 3 Terms and definitions . 7 4 Measurement method . 23 4.1 Integral e

7、mission . 23 4.1.1 Measurement and auxiliary devices 23 4.1.2 Specimen preparation . 25 4.1.3 Procedure . 27 4.1.4 Evaluation 29 4.1.5 Measuring report . 29 4.2 Length dependence of chromaticity coordinates shift . 31 4.2.1 Measurement and auxilliary devices . 31 4.2.2 Specimen preparation . 31 4.2.

8、3 Procedure . 31 4.2.4 Evaluation 31 4.2.5 Measuring report . 33 4.3 Meridional Dependence of Angle . 33 4.3.1 Measurement and auxiliary devices 33 4.3.2 Specimen preparation . 37 4.3.3 Measuring procedure 37 4.3.4 Evaluation 37 4.3.5 Measuring report . 39 4.4 Radial irradiation . 39 4.4.1 Measureme

9、nt and auxiliary devices 39 4.4.2 Procedure . 43 4.4.3 Evaluation 43 4.4.4 Measuring report . 45 DIN 58141-11:2013-06 4 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 027-01-16 AA Faseroptik“ im Normenausschuss Feinmechanik und Optik (NAFuO) im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. erarbeit

10、et. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokumentes Patentrechte berhren knnen. Das DIN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 58141 Messung von faseroptischen Elementen besteht aus: Teil 1: Bestimmung der Dmpfun

11、g von Lichtleitfasern Teil 2: Bestimmung des spektralen Transmissionsgrades von Lichtleitern Teil 3: Bestimmung des effektiven ffnungswinkels von Lichtleitern Teil 4: Bestimmung von Durchmessern und Dicken von Lichtleitfasern Teil 5: Bestimmung der sichtbaren Defekte von Licht- und Bildleitern Teil

12、6: Bestimmung des mechanischen Biegeradius fr kurzzeitige Anwendungen von Lichtleitfasern Teil 7: Bestimmung der Zugbelastbarkeit von Lichtleitkabeln Teil 8: Bestimmung des mechanischen Biegeradius fr kurzzeitige Anwendungen von Lichtleitkabeln Teil 9: Bestimmung der Abweichung von Rundheit und Konz

13、entrizitt von Lichtleitfasern Teil 10: Bestimmung der Beleuchtungsstrke und des effektiven ffnungswinkels von Kaltlichtquellen Teil 11: Bestimmung der lichttechnischen Eigenschaften seitlich abstrahlender Lichtleiter ANMERKUNG Im Zweifelsfall gilt der deutsche Text. DIN 58141-11:2013-06 5 Foreword T

14、his document has been prepared by the Working Committee NA 027-01-16 AA Faseroptik“ (Fiber optics) of NA Feinmechanik und Optik (Optics and Precision Mechanics Standards Committee) at DIN (German Institute for Standardization). Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this

15、document may be the subject of patent rights. DIN shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. DIN 58141 Measurement of fiber optic elements consists of the following parts: Part 1: Determination of attenuation of optical fibers Part 2: Determination of spectral trans

16、mittance of light guides Part 3: Determination of acceptance angle of light guides Part 4: Determination of diameters and thicknesses of optical fibers Part 5: Determination of visual defects of light and image guides Part 6: Determination of the mechanical bending radius for short-term applications

17、 of optical fibers Part 7: Determination of tensile load of fiber optic cables Part 8: Determination of the mechanical bending radius for short-term applications of light guided cables Part 9: Determination of deviation of the roundness and the concentricity of optical fibers Part 10: Determination

18、of illuminance and effective aperture angle of cold light sources Part 11: Determination of photometric characteristics of side emitting light guides NOTE In case of doubt the German text is valid. DIN 58141-11:2013-06 6 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr die Messung faseroptischer Elemente und

19、Produkte zur Bild- und Datenbertragung (Strecken bis 100 m) und Leitung von Licht sowie optischer Strahlung aus dem nahen infraroten und ultravioletten Spektralbereich. Sie gilt nicht fr faseroptische Elemente und Produkte, die zur Nachrichten- und Datenbertragung ber Strecken 100 m vorgesehen sind.

20、 Diese Norm legt ein einheitliches Verfahrens zur Bestimmung der optischen Eigenschaften von Lichtleitern, die seitlich Strahlung emittieren, fest. Die hier beschriebenen Verfahren basieren auf faseroptischen Elementen und Produkten, deren seitlicher Auskoppelmechanismus ber eine definierte Lnge kon

21、stant ist und die den unter 3.3 definierten Effekt der Vorlauflnge aufweisen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genom

22、mene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 5033-2, Farbmessung Normvalenz-Systeme DIN 58140-1, Faseroptik Begriffe Teil 1: Begriffe, Formelzeichen 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Be

23、griffe nach DIN 58140-1 und die folgenden Begriffe. 3.1 Modellfunktion der integralen Abstrahlung Gleichung zur Beschreibung der seitlichen Abstrahlung entlang der optischen Achse 2121)(tztzeAeAzI+= (1) Dabei ist I(z) die spezifische Abstrahlung mm%; A1der ermittelte Achsenabschnitt der ersten Expon

24、entialfunktion mm%; A2der ermittelte Achsenabschnitt der zweiten Exponentialfunktion mm%; t1der ermittelte Steigungswert der ersten Exponentialfunktion; t2der ermittelte Steigungswert der zweiten Exponentialfunktion. Anmerkung 1 zum Begriff: Die Parameter A1, A2, t1und t2der Gleichung werden durch e

25、ine ausreichende Anzahl von Messpunkten I(z) ermittelt. Mathematisch sind mindestens 4 Messpunkte ntig; empfehlenswert ist jedoch eine grere Anzahl. Die Zuordnung der Exponentialfunktionen ist so zu whlen, dass t1100 m. This standard defines a uniform method for the determination of photometric char

26、acteristics of side emitting light guides. The procedures defined here are based on fiber optical components and products for which the side emitting mechanism is constant over a defined length and which show the initial length effect as defined in 3.3. 2 Normative references The following documents

27、, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies. DIN 5033-2:1992-05, Colorimetr

28、y Standard colorimetric systems DIN 58140-1:2012-03, Fiber optics Terms and definitions Part 1: Terms and definitions, Symbols 3 Terms and definitions For the purpose of this document, the terms and definitions given in DIN 58140-1 and the following apply. 3.1 model function of integral radiation eq

29、uation for the specification of lateral radiation along the optical axis 2121)(tztzeAeAzI+= (1) Where I(z) is the specific radiation mm%; A1is the determined axis intercept of the first exponential function mm%; A2is the determined axis intercept of the second exponential function mm%; t2is the dete

30、rmined slope value of the first exponential function; t2is the determined slope value of the second exponential function. Note 1 to entry: The parameters A1, A2, t1and t2 of the equation are determined from a sufficient number of measured points I(z). A minimum number of 4 measurement points is math

31、ematically necessary; however, a larger number is recommendable. The assignment of the exponential functions shall be chosen so that t11 grere Abstrahlung in Lichtrichtung; S 1 is the greater radiation in light direction; S 1 is the greater radiation contrary to light direction. Note 3 to entry: See

32、 Figure 7. Key 1 normalised intensity Figure 7 Example for symmetry of radiation (see also 4.3) 3.12 Chromaticity coordinate shift as function of distance designation of chromaticity coordinate according to DIN 5033-2 at three defined measurement points at 25 %, 50 % and 75 % of the total length of

33、the light guide based on the chromaticity coordinate at the launching plane Note 1 to entry: For measurements with launching at both sides, chromaticity coordinates have to be evaluated at both launching planes. Note 2 to entry: It is recommended to use standard illuminants A or D1 as the light sour

34、ce. If other light sources are used, this has to be documented in the measurement protocol. DIN 58141-11:2013-06 22 4 Messverfahren 4.1 Integrale Abstrahlung 4.1.1 Mess- und Hilfsmittel 4.1.1.1 Strahlungsquelle Die Strahlungsquelle muss mechanisch stabil angeordnet sein und ihre Strahlungsleistung w

35、hrend der Messungen konstant gehalten werden (Betrieb ber stabilisiertes Netzgert). Eine Nullmessung in geeigneten Abstnden ist zweckmig. ANMERKUNG Direkt hinter der Strahlungsquelle knnen fr die Messung mit spezifischen spektralen Anforderungen Filter mit entsprechenden Durchlasskurven eingesetzt w

36、erden, z. B. RGB-Filter. 4.1.1.2 Bestrahlungsoptik Die Bestrahlungsoptik (siehe Bild 8) muss so gewhlt sein, dass ihre Numerische Apertur (NA) bekannt, zeitlich konstant und kleiner als die Numerische Apertur der Probe ist. Sie muss eine weitgehend gaufrmige Bestrahlung bewirken. Die Blende ist nach

37、 der verwendeten Optik in der Einkoppelebene zu positionieren. Es ist darauf zu achten, dass die gesamte aus der Optik austretenden Strahlung in die Probe eingekoppelt bzw. bei der Nullmessung in die Ulbrichtkugel gelangen. Falls eine andere rotationssymmetrische Bestrahlung gewhlt wird, muss dies i

38、m Bericht angegeben werden. Legende 1 Strahlungsquelle 2 Optik 3 Blende Bild 8 Schematische Darstellung der Bestrahlungsoptik 4.1.1.3 Probenhalterung Die Probenhalterung ist so auszufhren, dass die Probe unter leichtem Zug an beiden Enden fixiert werden kann, so dass die Probe sich ber die gesamte L

39、nge weitestgehend nahe der optischen Achse befindet. Die Abweichung der Probe von der optischen Achse sollte unter 1 % der Gesamtlnge betragen. DIN 58141-11:2013-06 23 4 Measurement method 4.1 Integral emission 4.1.1 Measurement and auxiliary devices 4.1.1.1 Light source The light source shall be st

40、able in terms of mechanical alignment and optical intensity during measurements (use of a stabilized power supply). Reference measurements in suitable intervals are appropriate. NOTE Directly behind the light source, specific spectral transmission requirements can be realized by additional filters,

41、i.e. RGB-filters. 4.1.1.2 Irradiation optics The irradiation optics (see Figure 8) shall be designed in a way that the Numerical Aperture (NA) is known, constant in time, and smaller than the respective Numerical Aperture of the specimen to be measured. In addition a largely Gaussian irradiation is

42、required. The aperture is mounted after the optics in the optical plane. The design of the irradiation optics shall assure that the entire light is coupled into the specimen or into the Integrating Sphere for the reference measurement. If another rotation-symmetric irradiation is chosen, this shall

43、be documented in the report. Key 1 irradiation source 2 optics 3 aperture Figure 8 Schematic diagram of the irradiation optics 4.1.1.3 Specimen mount The fiber specimen should be kept as close as possible on the optical axis. To assure this, the specimen mount has to fix the fiber under slight tensi

44、on on both ends. The deviation from the optical axis of the specimen should be less than 1 % of the total length. DIN 58141-11:2013-06 24 4.1.1.4 Empfngersystem Das Empfngersystem muss mittig in der optischen Achse liegen und entlang dieser Achse bewegt werden knnen. Dazu wird eine mit zwei ffnungen

45、 versehene Ulbrichtkugel auf einem Schlitten verwendet (siehe Bild 9). Durch Verwendung geeigneter Blenden ist der Messbereich gegenber der restlichen Probe und Umgebungslicht abzuschatten. Das Empfngersystem muss eine lineare Charakteristik aufweisen. Bedingt durch die integrierende Wirkung des Emp

46、fngersystems ist fr den Messpunktabstand c folgende Bedingung einzuhalten: effDc , wobei Deffder Innendurchmesser Ulbrichtkugel ist. ANMERKUNG 1 Mgliche Ausfhrung fr Blenden zur Abschattung des Messbereichs knnen Brsten oder Irisblenden sein. ANMERKUNG 2 Um strende Streustrahlung weiter zu unterdrck

47、en ist es zweckmig, das Eingangssignal zu modulieren und das Messsignal phasenempfindlich zu verstrken. ANMERKUNG 3 Um kurzzeitige Schwankungen zu kompensieren ist die Verwendung eines Referenzkanals empfehlenswert. Die Auslegung der Ulbrichtkugel muss so gewhlt werden, dass die Summe der Flchen der

48、 genutzten Ports hchstens 5 % der Kugelinnenflche betrgt. 4.1.1.5 Signalverarbeitung Vor der Messung ist eine Untergrundmessung durchzufhren, die von dem Messwert zu subtrahieren ist. Diese Messung ist zu wiederholen, wenn die Untergrundstrahlung sich ndert. Die gemessenen und durch die Streulichtfu

49、nktion korrigierten Werte werden durch Division auf den bei der Nullmessung aufgenommen Wert normiert. Da die Gre der Ulbrichtkugel einen groen Einfluss auf den Messwert hat, wird der Normierte Wert durch den Durchmesser der Kugel geteilt. ANMERKUNG Der Kugeldurchmesser bestimmt die Empfindlichkeit auf Strstellen (Integrationsgre). eff00DIIInn= (11) Dabei ist nI der normierte Mes