光纤的那些事（一）

更新时间：2021-11-12 点击次数：1804

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和包层的折射率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。

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。

其中n为光在空气中的折射率，α_max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α_max=12.7°（全角大约25.4°）。

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。

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。

弯曲半径

光纤的弯曲半径分为动态弯曲半径与静态弯曲半径。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

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。