Thorlabs1轉(zhuǎn)4扇出光纖束

Thorlabs1轉(zhuǎn)4扇出光纖束特性

• 4根多模光纖的扇出光纖束
• 圓型或線型公共端配置
• 每端有SMA905接頭
• 高羥基和低羥基版本
• 1 m長
• 可定制

Thorlabs的1轉(zhuǎn)4扇出光纖束由4根光纖組成。它們?cè)诠饫w束的一端呈方型或圓形排列，并且分成4個(gè)分支，每個(gè)分支中帶有單根光纖。光纖束的共同端裝在FT061PS黑色塑料護(hù)套的不銹鋼管內(nèi)，而4個(gè)單獨(dú)的分支裝在FT030橙色PVC分叉管內(nèi)。這些光纖束可選擇低羥基或高羥基的光纖，且每種可選Ø200 µm、Ø400 µm或Ø600 µm的纖芯尺寸。

光纖束的所有5端都是SMA905接頭。如下圖所示，公共端的接頭的不銹鋼套管上刻有產(chǎn)品型號(hào)、光纖纖芯尺寸、數(shù)值孔徑(NA)和波長范圍。為了方便管理線纜，四個(gè)分支上套有滑動(dòng)套環(huán)，使得可以調(diào)節(jié)光纖束的扇出長度。光纖束從公共端到每個(gè)分支的端部長度為1米。

將公共端用作輸入時(shí)，這些線纜與在全部四根光纖纖芯上提供均勻照明的光源（比如白光源或帶大發(fā)射角的LED）一起使用時(shí)性能佳。每根光纖束包含橡膠保護(hù)帽，能防護(hù)接頭端免受灰塵和其它污染物的侵害。我們也單獨(dú)出售SMA端頭的其它CAPM橡膠光纖帽和CAPMM金屬螺紋光纖帽。

將光纖束的線型端口插入光譜儀或其它設(shè)備時(shí)，光纖陣列必須與入射狹縫對(duì)準(zhǔn)。與單光纖或圓型光纖束相比，線型端的光纖配置更匹配入射狹縫的形狀，因此增加了入射到設(shè)備中的光（參見光纖束與跳線標(biāo)簽獲取更多信息）。接頭套管上的刻線表明了光纖排列的軸線，以便對(duì)準(zhǔn)，如右圖所示。不要求光纖束與狹縫嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)，但若失準(zhǔn)超過±5°，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度減弱。為使信號(hào)強(qiáng)度大，我們建議在用光譜儀監(jiān)測(cè)光強(qiáng)時(shí)旋轉(zhuǎn)光纖束；使光照水平優(yōu)化，接著保持光纖束在此位置，擰緊SMA接頭的螺紋部分進(jìn)行固定。將這些光纖束與我們的CCD光譜儀配合使用時(shí)，光纖排列應(yīng)當(dāng)旋到豎直方向。

可根據(jù)要求提供定制光纖束。我們可以制造定制分叉和扇出的光纖束，其中一個(gè)公共接頭分成兩個(gè)或更多個(gè)接頭。更多細(xì)節(jié)請(qǐng)看定制光纖束標(biāo)簽，或聯(lián)系Thorlabs的技術(shù)支持。

典型應(yīng)用

• 光譜學(xué)
• 熒光顯微發(fā)射收集
• 粒子探測(cè)掃描
• 色度學(xué)
• 照明

光纖束公共端的不銹鋼套管刻有纖芯尺寸、數(shù)值孔徑(NA)、波長范圍和產(chǎn)品型號(hào)。

消應(yīng)力套筒的線型公共端接頭上有一個(gè)刻印標(biāo)記，表示線型光纖排列的軸線

公共端孔徑百分比

未定義線型公共端的占空因數(shù)。

光纖束的數(shù)值孔徑與單根光纖的數(shù)值孔徑相同。

受到光纖限制。

線型光纖束與單模光纖跳線的性能差異

通光狹縫通光量對(duì)比線型光纖束提供的狹縫光通量相比包含一根光學(xué)纖維的標(biāo)準(zhǔn)光纖跳線明顯要大。下圖表明，光通過線型光纖束比通過單光學(xué)纖維的標(biāo)準(zhǔn)跳線更符合光譜儀通光狹縫的幾何形狀。伴隨的曲線比較了用CCS100光譜儀分別配合線型光纖束和標(biāo)準(zhǔn)跳線時(shí)測(cè)量的SLS201寬帶光源的光譜。如下圖所示，Ø105微米纖芯的線性光纖束提供的大功率比同類單纖維光纖跳線要增大~500%，而Ø200微米纖芯的線性光纖束的大功率增加~300%。

Ø105 µm纖芯跳線比較

                      7光纖束                           單光纖跳線

左:光從BFA105HS02線性光纖束的端面出射，該線性光纖束置于CCS100光譜儀的20 µm x 2 mm入射狹縫后方。

右:光從M15L01光纖跳線的端面出射，該光纖跳線置于CCS100光譜儀的20 µm x 2 mm入射狹縫后方。

使用BFL105HS02線性光纖束與M15L01
單光纖跳線時(shí)，用CCS100光譜儀獲得的SLS201寬帶光源的光譜比較。線性光纖束的信號(hào)強(qiáng)度大增加~500%。

Ø200 µm線性跳線比較

             7光纖束                         單光纖跳線

左:光從BFA200HS02線性光纖束的端面出射，該線性光纖束置于CCS100光譜儀的20 µm x 2 mm入射狹縫后方。注意：該光纖束的外部的大約兩根光纖被鄰近光譜儀中的狹縫的Ø1.2 mm內(nèi)孔截?cái)唷?br />右:光從M25L01光纖跳線的端面出射， 該光纖跳線置于CCS100光譜儀的20 µm x 2 mm入射狹縫后方。

使用BFL200HS02線性光纖束與M25L01單光纖跳線時(shí)，用CCS100光譜儀獲得的SLS201寬帶光源的光譜比較。線性光纖束的信號(hào)強(qiáng)度大增加~300%。

定制光纖束

Thorlabs樂于給您供應(yīng)定制的帶隨機(jī)或確定光纖配置的直光纖束和扇出光纖束。有下表列出了我們當(dāng)前能生產(chǎn)的一些光纖束。我們正在擴(kuò)展生產(chǎn)能力，所以如果此處沒有您所要求的光纖束也可以聯(lián)系我們。

一些定制光纖束的要求將超出我們的一般的生產(chǎn)工藝技術(shù)范圍。所以我們不能保證能夠制造出的光纖束配置符合您的特殊應(yīng)用要求。但是，我們的工程師也非常樂于與您一起確定Thorlabs是否能夠生產(chǎn)符合您需要的光纖束。如需報(bào)價(jià)，請(qǐng)?zhí)峁┙o我們您的光纖束配置圖。

樣品光纖束接頭配置

定制1轉(zhuǎn)4束扇出型光纜

定制帶SMA905接頭的石英光纖束

在一束20根光纖中，一般多有一根是暗纖，即一束中95%的光纖都是完好的。對(duì)于每支中不止一根光纖的光纖束，有5-10%的光纖是暗纖。

這些光纖束不適合要求均勻功率分布的應(yīng)用。

套管的選擇會(huì)被光纖類型、光纖數(shù)量和長度所限制。一般來說，在定制光纖束中會(huì)使用不止一種套管，尤其是分叉光纖束。

它代表公共端光纖的大纖芯直徑。分離端光纖的纖芯直徑算入了公共端纖芯直徑。

光纖束的長度公差≤2 m。請(qǐng)聯(lián)系techsupport-cn@thorlabs.com討論更長光纖束的公差。

我們不能保證在分叉光纖束公共端處光纖或幾何結(jié)構(gòu)之間的距離。

我們的光纜工程師可以協(xié)助設(shè)計(jì)符合您應(yīng)用的光纖束。對(duì)于您的定制光纖束要求，請(qǐng)聯(lián)系techsupport-cn@thorlabs.com。請(qǐng)?zhí)峁┠ㄖ乒饫w束的圖紙，我們可以更快地給您報(bào)價(jià)。

損傷閥值

激光誘導(dǎo)的光纖損傷

以下教程詳述了無終端(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。可能降低功率適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。關(guān)于特定應(yīng)用中光纖功率適用能力的深入討論，請(qǐng)聯(lián)系技術(shù)支持techsupport-cn@thorlabs.com。

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，并給光纖造成性損傷。而對(duì)于使用環(huán)氧樹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

未損傷的光纖端面

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))可以無損傷地耦合到多模光纖中。

所有值針對(duì)無終端(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。光纖一般通過環(huán)氧樹脂粘合到陶瓷或不銹鋼插芯中。光通過接頭耦合到光纖時(shí)，沒有進(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)氧樹脂用來將光纖固定在插芯中。如果光足夠強(qiáng)，就可以熔化環(huán)氧樹脂，使其氣化，并在接頭表面留下殘?jiān)＿@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)氧樹脂相關(guān)的損傷取決于波長，出于以下幾個(gè)原因。一般而言，短波長的光比長波長的光散射更強(qiáng)。由于短波長單模光纖的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)建無環(huán)氧樹脂的氣隙光纖接頭。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。

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下適用的總功率受到在任一給定波長下，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)常在超過上述功率水平的條件下使用。不過，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)生在紫外或短波長可見光，尤其是摻鍺纖芯的光纖。在這些波長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光時(shí)還是會(huì)有光暗化產(chǎn)生，因此用于這些波長下的光纖應(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^程中不要破壞或突然彎曲光纖，以盡可能地減少彎曲損耗。

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)。

1轉(zhuǎn)4扇出光纖束，具有Ø200 µm纖芯的多模光纖，圓型公共端

公共端配置

光纖束的數(shù)值孔徑與單根光纖的數(shù)值孔徑相同。

受到光纖限制

1轉(zhuǎn)4扇出光纖束，具有Ø400 µm纖芯的多模光纖，圓型公共端

公共端配置

光纖束的數(shù)值孔徑與單根光纖的數(shù)值孔徑相同。

受到光纖限制。

1轉(zhuǎn)4扇出光纖束，具有Ø400 µm纖芯的多模光纖，線型公共端

公共端配置

光纖束的數(shù)值孔徑與單根光纖的數(shù)值孔徑相同。

受到光纖限制。

1轉(zhuǎn)4扇出光纖束，具有Ø600 µm纖芯的多模光纖，圓型公共端

公共端配置

光纖束的數(shù)值孔徑與單根光纖的數(shù)值孔徑相同。

受到光纖限制。