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保偏光子晶體光纖

保偏光子晶體光纖

  • 產(chǎn)品型號(hào):
  • 更新時(shí)間:2024-06-19
  • 產(chǎn)品介紹:保偏光子晶體光纖,它具有非圓形的纖芯,加上空氣與玻璃間的大折射率階躍,產(chǎn)生強(qiáng)的雙折射。這使得拍長(zhǎng)更短,相比傳統(tǒng)的PM光纖,PM光子晶體光纖可以減小彎曲引起的不同偏振態(tài)之間的耦合,也能極大的減小雙折射的熱敏性。 這些光纖的雙折射溫度系數(shù)比其它的主要應(yīng)力雙折射光纖低30倍。這些出售的光纖是基于其總體的光學(xué)規(guī)格,而不是其物理特性。
  • 廠商性質(zhì):代理商
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產(chǎn)品介紹

品牌Thorlabs供貨周期一個(gè)月
應(yīng)用領(lǐng)域電子

保偏光子晶體光纖

保偏光子晶體光纖


保偏光子晶體光纖

特性

拍長(zhǎng)小于4毫米(可能小于1毫米)

100米內(nèi)偏振消光比(PER)>30dB

溫度靈敏度比其它主要的應(yīng)力雙折射光纖低30倍

未摻雜的純石英纖芯和包層

近似高斯分布的模式輪廓(橢圓度~1.5)

NKT Photonics公司提供保偏(PM)光子晶體光纖,它具有非圓形的纖芯,加上空氣與玻璃間的大折射率階躍,產(chǎn)生強(qiáng)的雙折射。這使得拍長(zhǎng)更短,相比傳統(tǒng)的PM光纖,PM光子晶體光纖可以減小彎曲引起的不同偏振態(tài)之間的耦合,也能極大的減小雙折射的熱敏性。 這些光纖的雙折射溫度系數(shù)比其它的主要應(yīng)力雙折射光纖低30倍。這些出售的光纖是基于其總體的光學(xué)規(guī)格,而不是其物理特性。

請(qǐng)注意:這些光纖將以兩端為密封的形式發(fā)貨,因?yàn)檫@樣可以在存儲(chǔ)中避免水分和灰塵進(jìn)入空心微管中。在使用前需要事先將其切割,例如用我們的S90R紅寶石光纖切割器或我們的Vytran™CAC400小型光纖切割器。

規(guī)格

Parameter

Value

Mode Field Diameter (Long/ShortAxis for both S- and P-Polarization)

3.6/3.1 µm

Attenuation

< 1 dB/km

Beat Length

< 4 mm

Differential Group Delay

2.25 ns/km

Polarization Extinction Ratio (PER)

30 dB / 100 m (?155 mm spool)

Chromatic DispersionS-PolarizationP-Polarization

54 ps/nm/km59 ps/nm/km

Pitch, Λ (Spacing Between Holes)

4.4 µm

Large Hole Diameter

4.5 µm

Small Hole Diameter

2.2 µm

Diameter of Holey Region

40.0 µm

Outside Diameter

125 µm
± 5 μma

Coating Diameter (Single Layer Acrylate)

230 µm
± 10 μm

Core Index

Proprietaryb

Cladding Index

Proprietaryb

a.     請(qǐng)注意在對(duì)這種光纖添加接頭時(shí)較大的公差。公差可能會(huì)使光纖的直徑大于接頭的內(nèi)孔。我們建議使用孔徑尺寸為130 µm的接頭來(lái)確保兼容性。

b.     很抱歉,由于該信息已獲,我們無(wú)法提供。


損傷閥值

激光誘導(dǎo)的光纖損傷

以下教程詳述了無(wú)終端(裸露的)、有終端光纖以及其他基于激光光源的光纖元件的損傷機(jī)制,包括空氣-玻璃界面(自由空間耦合或使用接頭時(shí))的損傷機(jī)制和光纖玻璃內(nèi)的損傷機(jī)制。諸如裸纖、光纖跳線或熔接耦合器等光纖元件可能受到多種潛在的損傷(比如,接頭、光纖端面和裝置本身)。光纖適用的大功率始終受到這些損傷機(jī)制的小值的限制。

雖然可以使用比例關(guān)系和一般規(guī)則估算損傷閾值,但是,光纖的損傷閾值在很大程度上取決于應(yīng)用和特定用戶。用戶可以以此教程為指南,估算大程度降低損傷風(fēng)險(xiǎn)的安全功率水平。如果遵守了所有恰當(dāng)?shù)闹苽浜瓦m用性指導(dǎo),用戶應(yīng)該能夠在的大功率水平以下操作光纖元件;如果有元件并未大功率,用戶應(yīng)該遵守下面描述的"實(shí)際安全水平"該,以安全操作相關(guān)元件??赡芙档凸β蔬m用能力并給光纖元件造成損傷的因素包括,但不限于,光纖耦合時(shí)未對(duì)準(zhǔn)、光纖端面受到污染或光纖本身有瑕疵。

Quick Links

Damage at the Air / Glass Interface

Intrinsic Damage Threshold

Preparation and Handling of Optical Fibers


空氣-玻璃界面的損傷

空氣/玻璃界面有幾種潛在的損傷機(jī)制。自由空間耦合或使用光學(xué)接頭匹配兩根光纖時(shí),光會(huì)入射到這個(gè)界面。如果光的強(qiáng)度很高,就會(huì)降低功率的適用性,并給光纖造成長(zhǎng)久性損傷。而對(duì)于使用環(huán)氧樹(shù)脂將接頭與光纖固定的終端光纖而言,高強(qiáng)度的光產(chǎn)生的熱量會(huì)使環(huán)氧樹(shù)脂熔化,進(jìn)而在光路中的光纖表面留下殘留物。

損傷的光纖端面

保偏光子晶體光纖

未損傷的光纖端面

保偏光子晶體光纖

多模(MM)光纖的有效面積由纖芯直徑確定,一般要遠(yuǎn)大于SM光纖的MFD值。如要獲得佳耦合效果,Thorlabs建議光束的光斑大小聚焦到纖芯直徑的70 - 80%。由于多模光纖的有效面積較大,降低了光纖端面的功率密度,因此,較高的光功率(一般上千瓦的數(shù)量級(jí))可以無(wú)損傷地耦合到多模光纖中。

Estimated Optical Power Densities on Air / Glass Interfacea

Type

Theoretical Damage Thresholdb

Practical Safe Levelc

CW(Average Power)

~1 MW/cm2

~250 kW/cm2

10 ns Pulsed(Peak Power)

~5 GW/cm2

~1 GW/cm2


所有值針對(duì)無(wú)終端(裸露)的石英光纖,適用于自由空間耦合到潔凈的光纖端面。

這是可以入射到光纖端面且沒(méi)有損傷風(fēng)險(xiǎn)的大功率密度估算值。用戶在高功率下工作前,必須驗(yàn)證系統(tǒng)中光纖元件的性能與可靠性,因其與系統(tǒng)有著緊密的關(guān)系。

這是在大多數(shù)工作條件下,入射到光纖端面且不會(huì)損傷光纖的安全功率密度估算值。

插芯/接頭終端相關(guān)的損傷機(jī)制

有終端接頭的光纖要考慮更多的功率適用條件。光纖一般通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂粘合到陶瓷或不銹鋼插芯中。光通過(guò)接頭耦合到光纖時(shí),沒(méi)有進(jìn)入纖芯并在光纖中傳播的光會(huì)散射到光纖的外層,再進(jìn)入插芯中,而環(huán)氧樹(shù)脂用來(lái)將光纖固定在插芯中。如果光足夠強(qiáng),就可以熔化環(huán)氧樹(shù)脂,使其氣化,并在接頭表面留下殘?jiān)?。這樣,光纖端面就出現(xiàn)了局部吸收點(diǎn),造成耦合效率降低,散射增加,進(jìn)而出現(xiàn)損傷。

與環(huán)氧樹(shù)脂相關(guān)的損傷取決于波長(zhǎng),出于以下幾個(gè)原因。一般而言,短波長(zhǎng)的光比長(zhǎng)波長(zhǎng)的光散射更強(qiáng)。由于短波長(zhǎng)單模光纖的MFD較小,且產(chǎn)生更多的散射光,則耦合時(shí)的偏移也更大。

為了大程度地減小熔化環(huán)氧樹(shù)脂的風(fēng)險(xiǎn),可以在光纖端面附近的光纖與插芯之間構(gòu)建無(wú)環(huán)氧樹(shù)脂的氣隙光纖接頭。我們的高功率多模光纖跳線就使用了這種設(shè)計(jì)特點(diǎn)的接頭。

保偏光子晶體光纖

曲線圖展現(xiàn)了帶終端的單模石英光纖的大概功率適用水平。每條線展示了考慮具體損傷機(jī)制估算的功率水平。大功率適用性受到所有相關(guān)損傷機(jī)制的低功率水平限制(由實(shí)線表示)。

產(chǎn)品型號(hào)

公英制通用

PM-1550-01

保偏光子晶體光纖,1550納米


無(wú)截止單模,大模場(chǎng)面積,保偏光子晶體光纖

保偏光子晶體光纖

特性

偏振保持 (PM)

大于100米時(shí)偏振消光比 (PER) >18 分貝

模式域直徑與波長(zhǎng)不相關(guān)

無(wú)摻雜純硅纖心和包層

?5微米,?10微米,和?15微米纖心尺寸可供選擇

Thorlabs提供精選的無(wú)截止單模(ESM),大模式面積(LMA),偏振保持光子晶體光纖(PCF)。常用的單模光纖實(shí)際上是波長(zhǎng)遠(yuǎn)短于第二模式截止波長(zhǎng)的多模光纖,在很多應(yīng)用里限制了對(duì)我們有用的工作波長(zhǎng)。相反,在所有對(duì)石英玻璃是是*穿透的波長(zhǎng)下,晶體光纖無(wú)截止單模PCFs是的單模光纖。

在實(shí)際上,對(duì)我們有用有用的波長(zhǎng)范圍只是被彎曲損耗所限制。盡管包層具有六倍對(duì)稱性,模式的截面依然非常類似于傳統(tǒng)的軸對(duì)稱階躍折射率型光纖的準(zhǔn)高斯基模,這將導(dǎo)致排布重疊率大于90%。與傳統(tǒng)光纖不同,這些光纖是用僅僅一種材料制作的:無(wú)摻雜的,高純度的,石英玻璃。偏振保持性能是通過(guò)應(yīng)用雙折射效應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)力桿來(lái)實(shí)現(xiàn)的。材料和大模式面積的組合使得它能滿足高功率透過(guò)光纖,并且不會(huì)對(duì)材料造成損傷或者由光纖的非線性效應(yīng)造成的副作用。這些出售的光纖是基于其總體的光學(xué)規(guī)格,而不是其物理特性。

請(qǐng)注意:這些光纖將以兩端為密封的形式發(fā)貨,因?yàn)檫@樣可以在存儲(chǔ)中避免水分和灰塵進(jìn)入空心微管中。在使用前需要事先將其切割,例如用我們的S90R紅寶石光纖切割器或我們的Vytran™CAC400小型光纖切割器。

規(guī)格

Item #

LMA-PM-5

LMA-PM-10

LMA-PM-15

Optical Properties

Mode Field Diametera

4.2 ± 0.5 μm @ 532 nm
4.4 ± 0.5 μm @ 1064 nm

8.4 ± 1.0 μm @ 532 nm
8.6 ± 1.0 μm @ 1064 nm

12.2 ± 1.5 μm @ 532 nm
12.6 ± 1.5 μm @ 1064 nm

Attenuationb

< 20 dB/km @ 532 nmb
< 10 dB/km @ 632 nm
< 5 dB/km @ 1064 nm

< 25 dB/km @ 532 nmb
< 15 dB/km @ 632 nm
< 5 dB/km @ 1064 nm

< 40 dB/km @ 532 nmb
< 10 dB/km @ 1064 nm

Numerical Aperture

0.23 ± 0.2 @ 1064 nm

0.12 ± 0.02 @ 1064 nm

0.04 ± 0.02 @ 532 nm
0.08 ± 0.02 @ 1064 nm

Birefringence Δn

1.5 x 10-4 @ 1064 nm

1.4 x 10-4 @ 1064 nm

1.3 x 10-4 @ 1064 nm

Polarization Extinction Ratio

>18 dB

Cut-Off Wavelength

None

None

None

Core Index

Proprietaryc

Cladding Index

Proprietaryc

Physical Properties

Core Diameter

5.0 ± 0.5 μm

10.0 ± 0.5 μm

14.8 ± 0.5 μm

Outer Cladding Diameter, ODd

125 ± 3 μm

230 ± 5 μm

230 ± 5 μm

Coating Diameter

245 ± 10 μm

350 ± 10 μm

350 ± 10 μm

Cladding Material

Pure Silica

Coating Material

Acrylate, Single Layer

a.     強(qiáng)度下降到峰值的1/e2時(shí)近場(chǎng)中的全寬值。

b.     彎曲半徑為16厘米時(shí)的測(cè)量結(jié)果。

c.     很抱歉,由于該信息已獲,我們無(wú)法提供。

d.     請(qǐng)注意在對(duì)這種光纖添加接頭時(shí)較大的公差。公差可能會(huì)使光纖的直徑大于接頭的內(nèi)孔。我們建議使用孔徑尺寸少128 µm或235 µm的接頭(取決于所用光纖)來(lái)確保兼容性。


損傷閥值

激光誘導(dǎo)的光纖損傷

以下教程詳述了無(wú)終端(裸露的)、有終端光纖以及其他基于激光光源的光纖元件的損傷機(jī)制,包括空氣-玻璃界面(自由空間耦合或使用接頭時(shí))的損傷機(jī)制和光纖玻璃內(nèi)的損傷機(jī)制。諸如裸纖、光纖跳線或熔接耦合器等光纖元件可能受到多種潛在的損傷(比如,接頭、光纖端面和裝置本身)。光纖適用的大功率始終受到這些損傷機(jī)制的小值的限制。

雖然可以使用比例關(guān)系和一般規(guī)則估算損傷閾值,但是,光纖的損傷閾值在很大程度上取決于應(yīng)用和特定用戶。用戶可以以此教程為指南,估算大程度降低損傷風(fēng)險(xiǎn)的安全功率水平。如果遵守了所有恰當(dāng)?shù)闹苽浜瓦m用性指導(dǎo),用戶應(yīng)該能夠在的大功率水平以下操作光纖元件;如果有元件并未大功率,用戶應(yīng)該遵守下面描述的"實(shí)際安全水平"該,以安全操作相關(guān)元件??赡芙档凸β蔬m用能力并給光纖元件造成損傷的因素包括,但不限于,光纖耦合時(shí)未對(duì)準(zhǔn)、光纖端面受到污染或光纖本身有瑕疵。

Quick Links

Damage at the Air / Glass Interface

Intrinsic Damage Threshold

Preparation and Handling of Optical Fibers


空氣-玻璃界面的損傷

空氣/玻璃界面有幾種潛在的損傷機(jī)制。自由空間耦合或使用光學(xué)接頭匹配兩根光纖時(shí),光會(huì)入射到這個(gè)界面。如果光的強(qiáng)度很高,就會(huì)降低功率的適用性,并給光纖造成長(zhǎng)久性損傷。而對(duì)于使用環(huán)氧樹(shù)脂將接頭與光纖固定的終端光纖而言,高強(qiáng)度的光產(chǎn)生的熱量會(huì)使環(huán)氧樹(shù)脂熔化,進(jìn)而在光路中的光纖表面留下殘留物。

保偏光子晶體光纖

損傷的光纖端面

保偏光子晶體光纖

未損傷的光纖端面

裸纖端面的損傷機(jī)制

光纖端面的損傷機(jī)制可以建模為大光學(xué)元件,紫外熔融石英基底的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)損傷閾值適用于基于石英的光纖(參考右表)。但是與大光學(xué)元件不同,與光纖空氣/璃界面相關(guān)的表面積和光束直徑都非常小,耦合單模(SM)光纖時(shí)尤其如此,因此,對(duì)于給定的功率密度,入射到光束直徑較小的光纖的功率需要比較低。

右表列出了兩種光功率密度閾值:一種理論損傷閾值,一種"實(shí)際安全水平"。一般而言,理論損傷閾值代表在光纖端面和耦合條件非常好的情況下,可以入射到光纖端面且沒(méi)有損傷風(fēng)險(xiǎn)的大功率密度估算值。而"實(shí)際安全水平"功率密度代表光纖損傷的低風(fēng)險(xiǎn)。超過(guò)實(shí)際安全水平操作光纖或元件也是有可以的,但用戶必須遵守恰當(dāng)?shù)倪m用性說(shuō)明,并在使用前在低功率下驗(yàn)證性能。

計(jì)算單模光纖和多模光纖的有效面積單模光纖的有效面積是通過(guò)模場(chǎng)直徑(MFD)定義的,它是光通過(guò)光纖的橫截面積,包括纖芯以及部分包層。耦合到單模光纖時(shí),入射光束的直徑必須匹配光纖的MFD,才能達(dá)到良好的耦合效率。

例如,SM400單模光纖在400 nm下工作的模場(chǎng)直徑(MFD)大約是?3 µm,而SMF-28 Ultra單模光纖在1550 nm下工作的MFD為?10.5 µm。則兩種光纖的有效面積可以根據(jù)下面來(lái)計(jì)算:

SM400 Fiber:Area= Pi x (MFD/2)2 = Pi x (1.5µm)2 = 7.07 µm2= 7.07 x 10-8cm2
SMF-28 Ultra Fiber: Area = Pi x (MFD/2)2 = Pi x (5.25 µm)2= 86.6 µm2= 8.66 x 10-7cm2

為了估算光纖端面適用的功率水平,將功率密度乘以有效面積。請(qǐng)注意,該計(jì)算假設(shè)的是光束具有均勻的強(qiáng)度分布,但其實(shí),單模光纖中的大多數(shù)激光束都是高斯形狀,使得光束中心的密度比邊緣處更高,因此,這些計(jì)算值將略高于損傷閾值或?qū)嶋H安全水平對(duì)應(yīng)的功率。假設(shè)使用連續(xù)光源,通過(guò)估算的功率密度,就可以確定對(duì)應(yīng)的功率水平:

SM400 Fiber: 7.07 x 10-8cm2x 1MW/cm2= 7.1 x10-8MW =71 mW (理論損傷閾值)
7.07 x 10-8cm2x 250 kW/cm2= 1.8 x10-5kW = 18 mW (實(shí)際安全水平)

SMF-28 Ultra Fiber: 8.66 x 10-7cm2x 1MW/cm2= 8.7 x10-7MW =870mW (理論損傷閾值)
8.66 x 10-7cm2x 250 kW/cm2= 2.1 x10-4kW =210 mW (實(shí)際安全水平)

多模(MM)光纖的有效面積由纖芯直徑確定,一般要遠(yuǎn)大于SM光纖的MFD值。如要獲得佳耦合效果,Thorlabs建議光束的光斑大小聚焦到纖芯直徑的70 - 80%。由于多模光纖的有效面積較大,降低了光纖端面的功率密度,因此,較高的光功率(一般上千瓦的數(shù)量級(jí))可以無(wú)損傷地耦合到多模光纖中。

Estimated Optical Power Densities on Air / Glass Interfacea

Type

Theoretical Damage Thresholdb

Practical Safe Levelc

CW(Average Power)

~1 MW/cm2

~250 kW/cm2

10 ns Pulsed(Peak Power)

~5 GW/cm2

~1 GW/cm2

所有值針對(duì)無(wú)終端(裸露)的石英光纖,適用于自由空間耦合到潔凈的光纖端面。

這是可以入射到光纖端面且沒(méi)有損傷風(fēng)險(xiǎn)的大功率密度估算值。用戶在高功率下工作前,必須驗(yàn)證系統(tǒng)中光纖元件的性能與可靠性,因其與系統(tǒng)有著緊密的關(guān)系。

這是在大多數(shù)工作條件下,入射到光纖端面且不會(huì)損傷光纖的安全功率密度估算值。

插芯/接頭終端相關(guān)的損傷機(jī)制

有終端接頭的光纖要考慮更多的功率適用條件。光纖一般通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂粘合到陶瓷或不銹鋼插芯中。光通過(guò)接頭耦合到光纖時(shí),沒(méi)有進(jìn)入纖芯并在光纖中傳播的光會(huì)散射到光纖的外層,再進(jìn)入插芯中,而環(huán)氧樹(shù)脂用來(lái)將光纖固定在插芯中。如果光足夠強(qiáng),就可以熔化環(huán)氧樹(shù)脂,使其氣化,并在接頭表面留下殘?jiān)?。這樣,光纖端面就出現(xiàn)了局部吸收點(diǎn),造成耦合效率降低,散射增加,進(jìn)而出現(xiàn)損傷。

與環(huán)氧樹(shù)脂相關(guān)的損傷取決于波長(zhǎng),出于以下幾個(gè)原因。一般而言,短波長(zhǎng)的光比長(zhǎng)波長(zhǎng)的光散射更強(qiáng)。由于短波長(zhǎng)單模光纖的MFD較小,且產(chǎn)生更多的散射光,則耦合時(shí)的偏移也更大。

為了大程度地減小熔化環(huán)氧樹(shù)脂的風(fēng)險(xiǎn),可以在光纖端面附近的光纖與插芯之間構(gòu)建無(wú)環(huán)氧樹(shù)脂的氣隙光纖接頭。我們的高功率多模光纖跳線就使用了這種設(shè)計(jì)特點(diǎn)的接頭。

保偏光子晶體光纖

曲線圖展現(xiàn)了帶終端的單模石英光纖的大概功率適用水平。每條線展示了考慮具體損傷機(jī)制估算的功率水平。大功率適用性受到所有相關(guān)損傷機(jī)制的低功率水平限制(由實(shí)線表示)。

確定具有多種損傷機(jī)制的功率適用性

光纖跳線或組件可能受到多種途徑的損傷(比如,光纖跳線),而光纖適用的大功率始終受到與該光纖組件相關(guān)的低損傷閾值的限制。

例如,右邊曲線圖展現(xiàn)了由于光纖端面損傷和光學(xué)接頭造成的損傷而導(dǎo)致單模光纖跳線功率適用性受到限制的估算值。有終端的光纖在給定波長(zhǎng)下適用的總功率受到在任一給定波長(zhǎng)下,兩種限制之中的較小值限制(由實(shí)線表示)。在488 nm左右工作的單模光纖主要受到光纖端面損傷的限制(藍(lán)色實(shí)線),而在1550
nm下工作的光纖受到接頭造成的損傷的限制(紅色實(shí)線)。

對(duì)于多模光纖,有效模場(chǎng)由纖芯直徑確定,一般要遠(yuǎn)大于SM光纖的有效模場(chǎng)。因此,其光纖端面上的功率密度更低,較高的光功率(一般上千瓦的數(shù)量級(jí))可以無(wú)損傷地耦合到光纖中(圖中未顯示)。而插芯/接頭終端的損傷限制保持不變,這樣,多模光纖的大適用功率就會(huì)受到插芯和接頭終端的限制。

請(qǐng)注意,曲線上的值只是在合理的操作和對(duì)準(zhǔn)步驟幾乎不可能造成損傷的情況下粗略估算的功率水平值。值得注意的是,光纖經(jīng)常在超過(guò)上述功率水平的條件下使用。不過(guò),這樣的應(yīng)用一般需要專業(yè)用戶,并在使用之前以較低的功率進(jìn)行測(cè)試,盡量降低損傷風(fēng)險(xiǎn)。但即使如此,如果在較高的功率水平下使用,則這些光纖元件應(yīng)該被看作實(shí)驗(yàn)室消耗品。

光纖內(nèi)的損傷閾值

除了空氣玻璃界面的損傷機(jī)制外,光纖本身的損傷機(jī)制也會(huì)限制光纖使用的功率水平。這些限制會(huì)影響所有的光纖組件,因?yàn)樗鼈兇嬖谟诠饫w本身。光纖內(nèi)的兩種損傷包括彎曲損耗和光暗化損傷。

彎曲損耗

光在纖芯內(nèi)傳播入射到纖芯包層界面的角度大于臨界角會(huì)使其無(wú)法全反射,光在某個(gè)區(qū)域就會(huì)射出光纖,這時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生彎曲損耗。射出光纖的光一般功率密度較高,會(huì)燒壞光纖涂覆層和周圍的松套管。

有一種叫做雙包層的特種光纖,允許光纖包層(第二層)也和纖芯一樣用作波導(dǎo),從而降低彎折損傷的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)使包層/涂覆層界面的臨界角高于纖芯/包層界面的臨界角,射出纖芯的光就會(huì)被限制在包層內(nèi)。這些光會(huì)在幾厘米或者幾米的距離而不是光纖內(nèi)的某個(gè)局部點(diǎn)漏出,從而大限度地降低損傷。Thorlabs生產(chǎn)并銷售0.22 NA雙包層多模光纖,它們能將適用功率提升百萬(wàn)瓦的范圍。

光暗化

光纖內(nèi)的第二種損傷機(jī)制稱為光暗化或負(fù)感現(xiàn)象,一般發(fā)生在紫外或短波長(zhǎng)可見(jiàn)光,尤其是摻鍺纖芯的光纖。在這些波長(zhǎng)下工作的光纖隨著曝光時(shí)間增加,衰減也會(huì)增加。引起光暗化的原因大部分未可知,但可以采取一些列措施來(lái)緩解。例如,研究發(fā)現(xiàn),羥基離子(OH)含量非常低的光纖可以抵抗光暗化,其它摻雜物比如氟,也能減少光暗化。

即使采取了上述措施,所有光纖在用于紫外光或短波長(zhǎng)光時(shí)還是會(huì)有光暗化產(chǎn)生,因此用于這些波長(zhǎng)下的光纖應(yīng)該被看成消耗品。

制備和處理光纖

通用清潔和操作指南

建議將這些通用清潔和操作指南用于所有的光纖產(chǎn)品。而對(duì)于具體的產(chǎn)品,用戶還是應(yīng)該根據(jù)輔助文獻(xiàn)或手冊(cè)中給出的具體指南操作。只有遵守了所有恰當(dāng)?shù)那鍧嵑筒僮鞑襟E,損傷閾值的計(jì)算才會(huì)適用。

安裝或集成光纖(有終端的光纖或裸纖)前應(yīng)該關(guān)掉所有光源,以避免聚焦的光束入射在接頭或光纖的脆弱部分而造成損傷。

光纖適用的功率直接與光纖/接頭端面的質(zhì)量相關(guān)。將光纖連接到光學(xué)系統(tǒng)前,一定要檢查光纖的末端。端面應(yīng)該是干凈的,沒(méi)有污垢和其它可能導(dǎo)致耦合光散射的污染物。另外,如果是裸纖,使用前應(yīng)該剪切,用戶應(yīng)該檢查光纖末端,確保切面質(zhì)量良好。

如果將光纖熔接到光學(xué)系統(tǒng),用戶先應(yīng)該在低功率下驗(yàn)證熔接的質(zhì)量良好,然后在高功率下使用。熔接質(zhì)量差,會(huì)增加光在熔接界面的散射,從而成為光纖損傷的來(lái)源。

對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和優(yōu)化耦合時(shí),用戶應(yīng)該使用低功率;這樣可以大程度地減少光纖其他部分(非纖芯)的曝光。如果高功率光束聚焦在包層、涂覆層或接頭,有可能產(chǎn)生散射光造成的損傷。

高功率下使用光纖的注意事項(xiàng)

一般而言,光纖和光纖元件應(yīng)該要在安全功率水平限制之內(nèi)工作,但在理想的條件下(佳的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)和非常干凈的光纖端面),光纖元件適用的功率可能會(huì)增大。用戶先必須在他們的系統(tǒng)內(nèi)驗(yàn)證光纖的性能和穩(wěn)定性,然后再提高輸入或輸出功率,遵守所有所需的安全和操作指導(dǎo)。以下事項(xiàng)是一些有用的建議,有助于考慮在光纖或組件中增大光學(xué)功率。

要防止光纖損傷光耦合進(jìn)光纖的對(duì)準(zhǔn)步驟也是重要的。在對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中,在取得佳耦合前,光很容易就聚焦到光纖某部位而不是纖芯。如果高功率光束聚焦在包層或光纖其它部位時(shí),會(huì)發(fā)生散射引起損傷

使用光纖熔接機(jī)將光纖組件熔接到系統(tǒng)中,可以增大適用的功率,因?yàn)樗梢源蟪潭鹊販p少空氣/光纖界面損傷的可能性。用戶應(yīng)該遵守所有恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)來(lái)制備,并進(jìn)行高質(zhì)量的光纖熔接。熔接質(zhì)量差可能導(dǎo)致散射,或在熔接界面局部形成高熱區(qū)域,從而損傷光纖。

連接光纖或組件之后,應(yīng)該在低功率下使用光源測(cè)試并對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。然后將系統(tǒng)功率緩慢增加到所希望的輸出功率,同時(shí)周期性地驗(yàn)證所有組件對(duì)準(zhǔn)良好,耦合效率相對(duì)光學(xué)耦合功率沒(méi)有變化。

由于劇烈彎曲光纖造成的彎曲損耗可能使光從受到應(yīng)力的區(qū)域漏出。在高功率下工作時(shí),大量的光從很小的區(qū)域(受到應(yīng)力的區(qū)域)逃出,從而在局部形成產(chǎn)生高熱量,進(jìn)而損傷光纖。請(qǐng)?jiān)诓僮鬟^(guò)程中不要破壞或突然彎曲光纖,以盡可能地減少?gòu)澢鷵p耗。

用戶應(yīng)該針對(duì)給定的應(yīng)用選擇合適的光纖。例如,大模場(chǎng)光纖可以良好地代替標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖在高功率應(yīng)用中使用,因?yàn)榍罢呖梢蕴峁└训墓馐|(zhì)量,更大的MFD,且可以降低空氣/光纖界面的功率密度。

階躍折射率石英單模光纖一般不用于紫外光或高峰值功率脈沖應(yīng)用,因?yàn)檫@些應(yīng)用與高空間功率密度相關(guān)。

產(chǎn)品型號(hào)

公英制通用

LMA-PM-5

ESM大模場(chǎng)光子晶體光纖,纖芯?5.0 µm

LMA-PM-10

ESM大模場(chǎng)光子晶體光纖,纖芯?10.0 µm

LMA-PM-15

ESM大模場(chǎng)光子晶體光纖,纖芯?14.8 µm


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