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產(chǎn)品詳細(xì)頁Thorlabs多模光纖旋轉(zhuǎn)接頭跳線
- 產(chǎn)品型號(hào):
- 更新時(shí)間:2023-12-19
- 產(chǎn)品介紹:Thorlabs多模光纖旋轉(zhuǎn)接頭跳線是任何需要旋轉(zhuǎn)一個(gè)光纖接頭的實(shí)驗(yàn)的整體式解決方案。內(nèi)置的旋轉(zhuǎn)接頭允許連接在旋轉(zhuǎn)節(jié)上的光纜自由轉(zhuǎn)動(dòng),而保持其它光纜不動(dòng),從而降低實(shí)驗(yàn)中發(fā)生損傷的危險(xiǎn)。相比將旋轉(zhuǎn)接頭和跳線分離的方案,無透鏡設(shè)計(jì)使插入損耗更低,旋轉(zhuǎn)透射變化更小。
- 廠商性質(zhì):代理商
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產(chǎn)品介紹
品牌 | Thorlabs | 價(jià)格區(qū)間 | 面議 |
---|---|---|---|
組件類別 | 光學(xué)元件 | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 電子 |
Thorlabs多模光纖旋轉(zhuǎn)接頭跳線
Thorlabs多模光纖旋轉(zhuǎn)接頭跳線特性
鉸接式旋轉(zhuǎn)接頭可以防止扭轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)光纖的損壞
Ø200微米或400微米纖芯的多模光纖
可選SMA905或FC/PC(2.0 mm窄鍵)接頭
可定制跳線
轉(zhuǎn)動(dòng)極其平滑
SM05螺紋(0.535"-40)旋轉(zhuǎn)接頭用于固定安裝
Thorlabs的多模(MM)光纖旋轉(zhuǎn)接頭跳線是任何需要旋轉(zhuǎn)一個(gè)光纖接頭的實(shí)驗(yàn)的整體式解決方案。內(nèi)置的旋轉(zhuǎn)接頭允許連接在旋轉(zhuǎn)節(jié)上的光纜自由轉(zhuǎn)動(dòng),而保持其它光纜不動(dòng),從而降低實(shí)驗(yàn)中發(fā)生損傷的危險(xiǎn)。相比將旋轉(zhuǎn)接頭和跳線分離的方案,無透鏡設(shè)計(jì)使插入損耗更低,旋轉(zhuǎn)透射變化更小。
這種旋轉(zhuǎn)接頭經(jīng)過精密加工,并帶有密封軸承,可以進(jìn)行極其平滑的轉(zhuǎn)動(dòng),具有很長的使用壽命以及在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的低信號(hào)強(qiáng)度振動(dòng)特性。該旋轉(zhuǎn)接頭具有SM05(0.535英寸-40)安裝螺紋,可以兼容我們的Ø1/2英寸光學(xué)元件安裝座。使用我們的C059TC夾具,通過卡入式安裝這些跳線,可以快速安裝連接器Ø0.59英寸的主體。
這些跳線采用FT200EMT型Ø200 µm纖芯或FT400EMT型Ø400 µm纖芯、數(shù)值孔徑0.39的光纖。有一種1米長光纖,它的旋轉(zhuǎn)接頭兩側(cè)有標(biāo)準(zhǔn)的FT020橙色套管,光纖端是一個(gè)FC/PC或SMA接頭。每一根旋轉(zhuǎn)接頭跳線包括兩個(gè)保護(hù)蓋,用于防止灰塵和其它有害物質(zhì)落入插芯端。額外的用于SMA接頭的CAPM橡膠或CAPMM金屬蓋,以及用在FC/PC接頭的CAPF塑料或CAPFM金屬蓋也可單獨(dú)購買。相比未端接的光纖,這些跳線的大功率因連接而受到限制。詳細(xì)信息請(qǐng)查看損傷閾值標(biāo)簽。
光遺傳學(xué)我們也供應(yīng)用于光遺傳學(xué)的旋轉(zhuǎn)接頭跳線。它們用在該領(lǐng)域是因?yàn)樗鼈儗?duì)運(yùn)動(dòng)樣品提供便利。這些跳線不同之處是它們帶低剖面金屬頭的更輕的黑色插芯,在旋轉(zhuǎn)接頭的樣品一側(cè)插入針頭連接。它們?yōu)檫B接光源和移植的光針頭提供完整方案,并且兼容Thorlabs所有光源和光遺傳學(xué)設(shè)備。Thorlabs供應(yīng)用于活體刺激的齊全的光遺傳學(xué)設(shè)備,包括:用于光遺傳學(xué)的可移植光纖針頭、光纖跳線和旋轉(zhuǎn)接頭跳線以及LED和激光光源。
旋轉(zhuǎn)接頭上的SM05外螺紋兼容我們的SM05螺紋元件安裝座,比如這里的LMR05透鏡安裝座。
旋轉(zhuǎn)接頭在兩個(gè)光纖的金屬套管緊鄰處采用尾部耦合設(shè)計(jì)減少插入損耗
定制旋轉(zhuǎn)接頭跳線
旋轉(zhuǎn)接頭跳線的光纖引線為性連接到旋轉(zhuǎn)接頭上,以保證更高的性能,并且提供整體式的光纖光學(xué)元件解決方案。為了和更廣范圍的實(shí)驗(yàn)裝置,我們還提供定制具有不同纖芯和NA的光纖的旋轉(zhuǎn)接頭跳線。我們還可以制造不同接頭或者不同長度光纖的跳線。為了能夠達(dá)到佳性能,我們建議纖芯直徑為200微米或更大的光纖。聯(lián)系技術(shù)支持訂購定制的旋轉(zhuǎn)接頭跳線。
In-Stock Multimode Fiber Optic Patch Cable Selection | ||||||
Step Index | Graded Index | Fiber Bundles | ||||
Uncoated | Coated | Mid-IR | Optogenetics | Specialized Applications | ||
SMA | AR-Coated SMA | Fluoride FC and SMA | Lightweight FC/PC | High-Power SMA | FC/PC |
規(guī)格
Specifications | ||||
Item # | RJPS2 | RJPF2 | RJPS4 | RJPF4 |
Connector Type | SMA | FC/PC | SMA | FC/PC |
Fiber Type | FT200EMT | FT400EMT | ||
Fiber Core Size | Ø200 µm | Ø400 µm | ||
Fiber NA | 0.39 ± 0.02 | |||
Wavelength Range | 400 - 2200 nm | |||
Length | 1 m on Both Sides of Rotary Joint | |||
Fiber Jacket | Ø2 mm, Orange (FT020) | |||
Rotary Joint Specifications | ||||
Insertion Loss Through Rotary Joint | < 2.0 dB (Transmission >63%) | |||
Variation in Insertion Loss | ±0.4 dB (Transmission ±8%) | |||
Start-Up Torque | < 0.01 N•m | |||
RPM (Max)c | 10,000 | |||
Lifetime Cycle | 200 - 400 Million Revolutions | |||
Operating Temperature | < 50 °C |
a. 與用于Ø2 mm套管的190088CP消應(yīng)力套管連接。
b. 與用于Ø2 mm套管的190066CP消應(yīng)力套管連接。
c. 僅針對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭部分中的軸承所測(cè)的數(shù)據(jù)。
光纖規(guī)格
Item # | Fiber Type | NA | Core / | Core | Cladding | Coating | Max Core | Bend Radius |
RJPF2 and RJPS2 | FT200EMT | 0.39 ± 0.02 | Pure Silica / | 200 ± 5 μm | 225 ± 5 μm | 500 ± 30 μm | 5 µm | 9 mm / 18 mm |
RJPF4 and RJPS4 | FT400EMT | 400 ± 8 μm | 425 ± 10 μm | 730 ± 30 μm | 7 µm | 20 mm / 40 mm |
多模光纖教程
在光纖中引導(dǎo)光
光纖屬于光波導(dǎo),光波導(dǎo)是一種更為廣泛的光學(xué)元件,可以利用全內(nèi)反射(TIR)在固體或液體結(jié)構(gòu)中限制并引導(dǎo)光。光纖通??梢栽诒姸鄳?yīng)用中使用;常見的例子包括通信、光譜學(xué)、照明和傳感器。比較常見的玻璃(石英)纖維使用一種稱之為階躍折射率光纖的結(jié)構(gòu),如右圖所示。這種光纖的纖芯由一種折射率比外面包層高的材料構(gòu)成。在光纖中以臨界角入射時(shí),光會(huì)在纖芯/包層界面產(chǎn)生全反射,而不會(huì)折射到周圍的介質(zhì)中。為了達(dá)到TIR的條件,發(fā)射到光纖中入射光的角度必須小于某個(gè)角度,即接收角,θacc。根據(jù)斯涅耳定律可以計(jì)算出這個(gè)角:
其中,ncore為纖芯的折射率,nclad為光纖包層的折射率,n為外部介質(zhì)的折射率,θcrit為臨界角,θacc為光纖的接收半角。數(shù)值孔徑(NA)是一個(gè)無量綱量,由光纖制造商用來確定光纖的接收角,表示為:
對(duì)于芯徑(多模)較大的階躍折射率光纖,使用這個(gè)等式可以直接計(jì)算出NA。NA也可以由實(shí)驗(yàn)確定,通過追蹤遠(yuǎn)場光束分布并測(cè)量光束中心與光強(qiáng)為大光強(qiáng)5%的點(diǎn)之間的角度即可;但是,直接計(jì)算NA得出的值更為準(zhǔn)確。
光纖的全內(nèi)反射
光纖中的模式數(shù)量
光在光纖中傳播的每種可能路徑即為光纖的導(dǎo)模。根據(jù)纖芯/包層區(qū)域的尺寸、折射率和波長,單光纖內(nèi)可支持從一種到數(shù)千種模式。而其中常使用兩種為單模(支持單導(dǎo)模)和多模(支持多種導(dǎo)模)。在多模光纖中,低階模傾向于在空間上將光限制在纖芯內(nèi);而高階模傾向于在空間上將光限制在纖芯/包層界面的附近。
使用一些簡單的計(jì)算就可以估算出光纖支持的模(單?;蚨嗄?的數(shù)量。歸一化頻率,也就是常說的V值,是一個(gè)無量綱的數(shù),與自由空間頻率成比例,但被歸為光纖的引導(dǎo)屬性。V值表示為:
其中V為歸一化頻率(V值),a為纖芯半徑,λ為自由空間波長。多模光纖的V值非常大;例如,芯徑為Ø50 µm、數(shù)值孔徑為0.39的多模光纖,在波長為1.5 µm時(shí),V值為40.8。
對(duì)于具有較大V值的多模光纖,可以使用下式近似計(jì)算其支持的模式數(shù)量:
上面例子中,芯徑為Ø50 µm、NA為0.39的多模光纖支持大約832種不同的導(dǎo)模,這些??梢酝瑫r(shí)穿過光纖。
單模光纖V值必須小于截止頻率2.405,這表示在這個(gè)時(shí)候,光只耦合到光纖的基模中。為了滿足這個(gè)條件,單模光纖的纖芯尺寸和NA要遠(yuǎn)小于同波長下的多模光纖。例如SMF-28超單模光纖的標(biāo)稱NA為0.14,芯徑為Ø8.2 µm,在波長為1550nm時(shí),V值為2.404。
衰減來源
光纖損耗,也稱之為衰減,是光纖的特性,可以通過量化來預(yù)測(cè)光纖裝置內(nèi)的總透射功率損耗。這些損耗來源一般與波長相關(guān),因光纖的使用材料或光纖的彎曲等而有所差異。常見衰減來源的詳情如下:
吸收
標(biāo)準(zhǔn)光纖中的光通過固體材料引導(dǎo),因此,光在光纖中傳播會(huì)因吸收而產(chǎn)生損耗。標(biāo)準(zhǔn)光纖使用熔融石英制造,經(jīng)優(yōu)化可在波長1300 nm-1550 nm的范圍內(nèi)傳播。波長更長(>2000nm)時(shí),熔融石英內(nèi)的多聲子相互作用造成大量吸收。使用氟化鋯、氟化銦等氟氧物玻璃制造中紅外光纖,主要是因?yàn)樗鼈兲幱谶@些波長范圍時(shí)損耗較低。氟化鋯、氟化銦的多聲子邊分別為~3.6 µm和~4.6 µm。
光纖內(nèi)的污染物也會(huì)造成吸收損耗。其中一種污染物就是困在玻璃纖維中的水分子,可以吸收波長在1300 nm和2.94 µm的光。由于通信信號(hào)和某些激光器也是在這個(gè)區(qū)域里工作,光纖中的任意水分子都會(huì)明顯地衰減信號(hào)。
玻璃纖維中離子的濃度通常由制造商控制,以便調(diào)節(jié)光纖的傳播/衰減屬性。例如,石英中本來就存在羥基(OH-),可以吸收近紅外到紅外光譜的光。因此,羥基濃度較低的光纖更適合在通信波長下傳播。而羥基濃度較高的光纖在紫外波長范圍時(shí)有助于傳播,因此,更適合對(duì)熒光或UV-VIS光譜學(xué)等應(yīng)用感興趣的用戶。
散射
對(duì)于大多數(shù)光纖應(yīng)用來說,光散射也是損耗的來源,通常在光遇到介質(zhì)的折射率發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生。這些變化可以是由雜質(zhì)、微粒或氣泡引起的外在變化;也可以是由玻璃密度的波動(dòng)、成分或相位態(tài)引起的內(nèi)在變化。散射與光的波長呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,因此,在光譜中的紫外或藍(lán)光區(qū)域等波長較短時(shí),散射損耗會(huì)比較大。使用恰當(dāng)?shù)墓饫w清潔、操作和存儲(chǔ)存步驟可以盡可能地減少光纖*的雜質(zhì),避免產(chǎn)生較大的散射損耗。
彎曲損耗
因光纖的外部和內(nèi)部幾何發(fā)生變化而產(chǎn)生的損耗稱之為彎曲損耗。通常包含兩大類:宏彎損耗和微彎損耗。
宏彎損耗造成的衰減
微彎損耗造成的衰減
宏彎損耗一般與光纖的物理彎曲相關(guān);例如,將其卷成圈。如右圖所示,引導(dǎo)的光在空間上分布在光纖的纖芯和包層區(qū)域。以某半徑彎曲光纖時(shí),在彎曲外半徑的光不能在不超過光速時(shí)維持相同的空間模分布。相反,由于輻射能量會(huì)損耗到周邊環(huán)境中。彎曲半徑較大時(shí),與彎曲相關(guān)的損耗會(huì)比較小;但彎曲半徑小于光纖的推薦彎曲半徑時(shí),彎曲損耗會(huì)非常大。光纖可以在彎曲半徑較小時(shí)進(jìn)行短時(shí)間工作;但如果要長期儲(chǔ)存,彎曲半徑應(yīng)該大于推薦值。使用恰當(dāng)?shù)膬?chǔ)存條件(溫度和彎曲半徑)可以降低對(duì)光纖造成性損傷的幾率;FSR1光纖纏繞盤設(shè)計(jì)用來大程度地減少高彎曲損耗。
微彎損耗由光纖的內(nèi)部幾何,尤其是纖芯和包層發(fā)生變化而產(chǎn)生。光纖結(jié)構(gòu)中的這些隨機(jī)變化(即凸起)會(huì)破壞全內(nèi)反射所需的條件,使得傳播的光耦合到非傳播模中,造成泄露(詳情請(qǐng)看右圖)。與由彎曲半徑控制的宏彎損耗不同,微彎損耗是由制造光纖時(shí)在光纖內(nèi)造成的性缺陷而產(chǎn)生。
包層模
雖然多模光纖中的大多數(shù)光通過纖芯內(nèi)的TIR引導(dǎo),但是由于TIR發(fā)生在包層與涂覆層/保護(hù)層的界面,在纖芯和包層內(nèi)引導(dǎo)光的高階模也可能存在。這樣就產(chǎn)生了我們所熟知的包層模。這樣的例子可在右邊的光束分布測(cè)量中看到,其中體現(xiàn)了包層模包層中的光強(qiáng)比纖芯中要高。這些模可以不傳播(即它們不滿足TIR的條件),也可以在一段很長的光纖中傳播。由于包層模一般為高階模,在光纖彎曲和出現(xiàn)微彎缺陷時(shí),它們就是損耗的來源。通過接頭連接兩個(gè)光纖時(shí)包層模會(huì)消失,因?yàn)樗鼈儾荒茉诠饫w之間輕松耦合。
由于包層模對(duì)光束空間輪廓的影響,有些應(yīng)用(比如發(fā)射到自由空間中)中可能不需要包層模。光纖較長時(shí),這些模會(huì)自然衰減。對(duì)于長度小于10 m的光纖,消除包層模的一種辦法就是將光纖纏繞在半徑合適的芯軸上,這樣能保留需要的傳播模式。
在FT200EMT多模光纖與M565F1 LED的光束輪廓中,展現(xiàn)了包層而不是纖芯引導(dǎo)的光。
入纖方式
多模光纖未充滿條件
對(duì)于在NA較大時(shí)接收光的多模光纖來說,光耦合到光纖的的條件(光源類型、光束直徑、NA)對(duì)性能有著極大影響。在耦合界面,光的光束直徑和NA小于光纖的芯徑和NA時(shí),就出現(xiàn)了未充滿的入纖條件。這種情況的常見例子就是將激光光源發(fā)射到較大的多模光纖。從下面的圖和光束輪廓測(cè)量可以看出,未充滿時(shí)會(huì)使光在空間上集中到光纖的中心,優(yōu)先充滿低階模,而非高階模。因此,它們對(duì)宏彎損耗不太敏感,也沒有包層模。這種條件下,所測(cè)的插入損耗也會(huì)小于典型值,光纖纖芯處有著較高的功率密度。
展示未充滿條件的圖(左邊)和使用FT200EMT多模光纖進(jìn)行的光束輪廓測(cè)量(右邊)。
多模光纖過滿條件
在耦合界面,光束直徑和NA大于光纖的芯徑和NA時(shí)就出現(xiàn)了過滿的情況。實(shí)現(xiàn)這種條件的一個(gè)方法就是將LED光源的光發(fā)射到較小的多模光纖中。過滿時(shí)會(huì)將整個(gè)纖芯和部分包層裸露在光中,均勻充滿低階模和高階模(請(qǐng)看下圖),增加耦合到光纖包層模的可能性。高階模比例的增加意味著過滿光纖對(duì)彎曲損耗會(huì)更為敏感。在這種條件下,所測(cè)的插入損耗會(huì)大于典型值,與未充滿光纖條件相比,會(huì)產(chǎn)生較高的總輸出功率。
展示過滿條件的圖(左邊)和使用FT200EMT多模光纖進(jìn)行的光束輪廓測(cè)量(右邊)。
多模光纖未充滿或過滿條件各有優(yōu)劣,這取決于特定應(yīng)用的要求。如需測(cè)量多模光纖的基準(zhǔn)性能,Thorlabs建議使用光束直徑為光纖芯徑70-80%的入纖條件。過滿條件在短距離時(shí)輸出功率更大;而長距離(>10 - 20 m)時(shí),對(duì)衰減較為敏感的高階模會(huì)消失。
損傷閥值
激光誘導(dǎo)的光纖損傷
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
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用性說明,并在使用前在低功率下驗(yàn)證性能。
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。
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)?。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,有效模場由纖芯直徑確定,一般要遠(yuǎn)大于SM光纖的有效模場。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。
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)。
旋轉(zhuǎn)接頭跳線,Ø200微米光纖
Item # | Fiber | Core | Cladding | NA | Bend Radius | Wavelength | Attenuation | Connectors | Jacket |
RJPS2 | FT200EMT | 200 ± 5 µm | 225 ± 5 µm | 0.39 | 9 mm / 18 mm | 400 - 2200 nm | SMA905 (10230Aa) | FT020 (Ø2 mm) | |
RJPF2 | FC/PC (30230C1b) |
a. 與用于Ø2 mm套管的190088CP消應(yīng)力套管連接。
b. 與用于Ø2 mm套管的190066CP消應(yīng)力套管連接。
產(chǎn)品型號(hào) | 公英制通用 |
RJPS2 | SMA到SMA,Ø200微米,0.39數(shù)值孔徑旋轉(zhuǎn)跳線,長2米 |
RJPF2 | FC/PC到FC/PC,Ø200微米,0.39數(shù)值孔徑旋轉(zhuǎn)跳線,長2米 |
旋轉(zhuǎn)接頭跳線,Ø400微米光纖
Item # | Fiber | Core | Cladding | NA | Bend Radius | Wavelength | Attenuation | Connectors | Jacket |
RJPS4 | FT400EMT | 400 ± 8 µm | 425 ± 10 µm | 0.39 | 20 mm / 40 mm | 400 - 2200 nm | SMA905 (10440Aa) | FT020 (Ø2 mm) | |
RJPF4 | FC/PC (30440C1b) |
與用于Ø2 mm套管的190088CP消應(yīng)力套管連接。
與用于Ø2 mm套管的190066CP消應(yīng)力套管連接。
產(chǎn)品型號(hào) | 公英制通用 |
RJPS4 | SMA到SMA,Ø400微米,0.39數(shù)值孔徑旋轉(zhuǎn)跳線,長2米 |
RJPF4 | FC/PC到FC/PC,Ø400微米,0.39數(shù)值孔徑旋轉(zhuǎn)跳線,長2米 |
損傷的光纖端面