Wie geradlinig tritt Licht aus einem Lichtleiter aus?

[Lichtleiter-Neuling (Gast)]

Hallo Leute, habe leider noch nie mit Lichtleitern zu tun gehabt, aber 
vorm Kauf eines solchen eine Frage dazu. Wenn man dort "oben" eine 
starke Lichtquelle ansetzt, z.B. eine LED mit Lupe, dann sollte "unten" 
ja ein sehr helles Licht bei kleinem Querschnitt abgestrahlt werden. 
Wenn man das Ende entsprechend fein anschleift, welcher Austrittswinkel 
des Lichts ist da in etwa üblich? Kommt das Licht theoretisch wie ein 
Laser raus, wie eine Spot-LED, oder gar im 180°-Winkel? Mir geht es nur 
um die Frage, ob der Löwenanteil senkrecht austritt oder nicht.

Ist der Austrittswinkel abhängig vom Eintrittswinkel?

Bräuchte eine Lichtquelle mit sehr kleiner Leuchtfläche, bei der recht 
viel Licht halbwegs gerichtet abgestrahlt wird.

[Oliver h. (oliver_h)]

Ohne groß Ahnung, würde ich sagen: das ist abhänging vom Brechungsindex 
deines LWL (also Verhältnis zum Übergang zur Luft)

[Georg (Gast)]

Lichtleiter-Neuling schrieb:
> Ist der Austrittswinkel abhängig vom Eintrittswinkel?

In der Praxis nicht. Es gibt für die Totalreflektion einen Grenzwinkel: 
Licht, das innerhalb des Grenzwinkels auf den LWL fällt, wird in diesem 
weitergeleitet. Entsprechend tritt es am anderen Ende auch wieder 
maximal  mit diesem Grenzwinkel aus. Innerhalb welchen Raumwinkels Licht 
ein- und ausgestrahlt wird, wird als numerische Apertur bezeichnet.

Du kannst natürlich Licht innerhalb eines viel kleineren Winkels 
einstrahlen, aber durch den LWL hindurch bleibt das nicht so, z.B. wenn 
der LWL gekrümmt ist (was ja der Sinn eines LWL ist). Man muss also 
davon ausgehen, dass das Licht innerhalb des Raumwinkels, der durch die 
numerische Apertur bestimmt wird, wieder ausgestrahlt wird, selbst wenn 
man paralleles Licht einspeist.

Kann man leicht testen, man muss bloss ein Stück Papier hinter das 
abstrahlende Ende halten. Der Öffnungswinkel des Kegels liegt bei 
einigen 10 Grad.

Georg

[Selbsternannter Weltverbesserer (Gast)]

Hallo,

das Stichwort für Deine Frage lautet "Fernfeld". Des Weiteren ist 
entscheidend wie die Faser angeregt wird, d.h. wie das Licht in die 
Faser eingekoppelt wird (Stichwort: Unter- bzw. Überanregung). Und "last 
but not least" ist noch entscheidend wie lang die Faser ist und aus 
welchem Material. Eine Standard POF (Optische Polymerfaser) der 
Kategorie A4a.1 hat einen Durchmesser von 1 mm einen Akzeptanzwinkel von 
ca. 30°, d.h. das Licht tritt maximal unter einem Winkel von 30° zur 
Faserachse aus.

Lichtleiter-Neuling schrieb:
> Kommt das Licht theoretisch wie ein
> Laser raus, wie eine Spot-LED, oder gar im 180°-Winkel?

Bei der oben erwähnten Standard POF (Kunststofflichtwellenleiter) eher 
wie ein Spot.

Mit freundlichen Grüßen
Selbsternannter Weltverbesserer

[W.A. (Gast)]

Lichtleiter-Neuling schrieb:
> Kommt das Licht theoretisch wie ein
> Laser raus, wie eine Spot-LED, oder gar im 180°-Winkel?

Wie eine Spot-LED, nur ohne irgendwelche komischen hellen Randbereiche 
;-)

Guck dir mal das Prinzip eines LWL an
https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtwellenleiter#Multimodefaser

[lrep (Gast)]

Lichtleiter-Neuling schrieb:
> Bräuchte eine Lichtquelle mit sehr kleiner Leuchtfläche, bei der recht
> viel Licht halbwegs gerichtet abgestrahlt wird.

Dann kannst du eine Kunststoff-Lichtleitfaser nehmen und glatt 
abschneiden.
Wenn du dann die Schnittfläche mit einer Flamme befächelst, verschwinden 
kleine Unebenheiten und es entsteht ein Meniskus, der das Licht etwas 
besser bündelt als die gerade Schnittfläche.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Jede Faser hat ein NA, eine Numerische Appertur. Diese besagt den 
Koppelwinkel. Resp den Tangens davon. Eine NA von 1 hat dann 45% 
Halbwinkel.
Du moechtet eine Faser mit sehr kleinem NA, das bedeutet auch einen 
Aufwand bei der Einkopplung, denn die Einkopplung geschieht mit 
demselben Winkel.

Ich denke, du wirst sowieso auf beiden Seiten eine Optik benotigen. Aslo 
nimm eine Plastik Faser mit vielleicht 0.6. Oder wieviel die auch haben 
moegen.

Erste Frage : Was soll das Ganze ueberhaupt.

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> Lichtleiter-Neuling schrieb:
> Bräuchte eine Lichtquelle mit sehr kleiner Leuchtfläche, bei der recht
> viel Licht halbwegs gerichtet abgestrahlt wird.
diesem Anspruch kommt eine Laserdiode mit Kollimatorlinse am besten 
entgegen.
Laserdioden haben winzige Leuchtflächen von wenien um größe.
Die Kollimation macht eine Abstrahlung mit sehr kleinem Winkel.

LWL mit sehr kleinem Durchmesser (z.B. Monomode-Fasern) haben ähnliche 
oder noch bessere Eigenschaften, aber in so eine Faser, mit wenigen um 
Durchmesser, wirst du mit Mitteln eines Laien nicht viel Licht 
einkoppeln können.
Plastikfasern mit Durchmesser um 1mm sind davon weit entfernt, aber je 
nach Anwendungsfall kann es auch reichen.

Beschreibe besser deinen konkreten Anwendungsfall.
Gruß Öletronika