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光纤的那些事(一)

发布时间:2021-11-12      点击次数:244

光纤,是待测光信号与光谱仪间的重要桥梁。在我们光信号的捕捉过程中,扮演着重要角色。因此,如何选择一根合适的光纤尤为重要。

今天,我们就来聊一聊光纤的那些事。








光纤的来历

光纤是光导纤维的简称,其核心部分由圆柱形玻璃纤芯和包层构成,最外层是一种弹性耐磨的护套保护层。纤芯的粗细纤芯的折射率n1包层的折射率n2,对光纤的传光特性有决定性的影响。根据Snell定律,当光从一种介质进入另一种介质时,传播方向会发生改变,且满足下式:

n1sinα1=n2sinα2,
其中α1为入射角α2为折射角n1为第一种介质的折射率n2为第二种介质的折射率
当α2=90°时,光线不再进入第二种介质,当入射角再增大时,光能量将全部返回第一种介质,这种现象称为全反射。光在光纤中就是以全反射的形式传播的,正因如此,在制作光纤时,必须使得纤芯材料的折射率大于包层的折射率。

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光纤结构







光纤分解

小身体,大能量

 

一根小小的光纤,不仅包含了多种结构和种类,还有更多值得探索的知识。

数值孔径NA

光纤的数值孔径NA是表示光纤收光能力的一个物理量,决定了光纤可接收或发射角度的大小范围。

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其中n为光在空气中的折射率αmax为收光角的半角n1为纤芯的折射率n2为包层的折射率

海洋光学大多数光纤的数值孔径NA都为0.22(如下表所示),若光纤处于真空或空气中,光纤的发散半角即全反射角为αmax=12.7°(全角大约25.4°)。

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波段范围

不同的波段范围对应不同的纤芯材料,海洋光学的光纤波段可覆盖总范围为180-6000 nm。下图为海洋光学光纤及适用波段范围对照表。

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外包材

外包材对光纤主要起保护作用,在实际应用中,我们需要根据不同的测试环境来选择不同的光纤外包材料。海洋光学光纤外包材有硅胶、PVC、不锈钢等材质可定制选择。

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弯曲半径

光纤的弯曲半径分为动态弯曲半径静态弯曲半径。海洋光学的光纤动态弯曲半径一般不得小于外径的200倍。静态弯曲半径一般不得小于外径的400倍。

LTBR(静态弯曲半径):存放条件下的最小弯曲半径

STBR(动态弯曲半径):使用或者操作时的最小弯曲半径

分叉光纤


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海洋光学分叉光纤有Splitter及BIF两款。Splitter分叉光纤由三根光纤组成一边两根光纤,一边一根光纤,中间由耦合器连接。BIF光纤由两根光纤组成。公共端为两根光线并列的光纤,另一端是两根光纤分为两路,两输出端的光纤长度可一致也可不一致。

 

 

 

 

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