產(chǎn)品介紹

Thorlabs環(huán)形轉(zhuǎn)線性光纖束

Thorlabs環(huán)形轉(zhuǎn)線性光纖束特性

一端為線形，另一端為圓形

低羥基或者高羥基，纖芯直徑為 ?105 µm或者?200 µm的多模光纖

纜線長2 m，帶SMA905接頭

沒有暗（壞掉的）光纖

線形末端匹配光譜儀的入射狹縫，信號水平更高

線形末端可以產(chǎn)生線形照明圖樣

這些光纖束包含7根光纖，一端是線形結(jié)構(gòu)，另一端是圓形結(jié)構(gòu)。圓形轉(zhuǎn)線形光纖束通常用來提高進入到光譜儀和其它帶入射狹縫的光學(xué)器件的耦合效率。線形末端相比單光纖或圓形光纖束結(jié)構(gòu)更符合入射狹縫的形狀，因此能增加入射到器件的光線數(shù)量（更多信息請見光纖束對比跳線標(biāo)簽）。線形末端也可以用作線形光源。

線形光纖束末端

圓形光纖束末端

這些圓形轉(zhuǎn)線形光纖束使用SMA905接頭，可以兼容大多數(shù)光譜儀，包括Thorlabs的CCD光譜儀。它們使用高羥基或低羥基含量的、?105 µm或?200 µm纖芯的多模光纖構(gòu)造而成，使用波長范圍分別是2501200納米或4002400納米。為了增加耐用性，這些線纜采用了不銹鋼保護套管（FT05SS）。

在光纖束的線形末端插入光譜儀或其它器件時，光纖陣列必須和入射狹縫對準(zhǔn)。為了便于對準(zhǔn)，接頭套管上有一條表示方向的直線，如右圖所示。光纖束和狹縫不需要非常的對準(zhǔn)，但是大于±5的偏差會減弱信號強度。為了使信號強度大，我們建議一邊觀察光譜儀中的光強度水平，一邊旋轉(zhuǎn)光纖束，當(dāng)光強大是夾緊SMA接頭的螺紋部分將光纖束鎖定就位。在我們的CCD光譜儀使用該光纖束時，光纖陣列應(yīng)該垂直定向。

每條光纖跳線附帶兩個橡膠保護帽和兩個金屬保護帽，為接頭末端遮擋灰塵和其它有害物質(zhì)。也可以單獨購買用于SMA接頭的其它的CAPM橡膠光纖帽和CAPMM金屬螺紋帽。

請注意在兩個接頭端之間的光纖并不是對應(yīng)的。

BFL105HS02光纖束的末端位于CCS100光譜儀的20 µm x 2 mm入射狹縫的后面

光纖束的數(shù)值孔徑與每根光纖的數(shù)值孔徑相同。

均方根偏差表示光纖中心與光纖束中心線相比的標(biāo)準(zhǔn)偏差樣本值。該數(shù)據(jù)來源于一組小樣本；因光纖的不同會稍有不同。更多詳情請Click here。

中心到中心的距離表示一根光纖與離它近的另一根光纖之間的距離。該數(shù)據(jù)來源于一組小樣本；因光纖的不同稍有不同，更多詳情請
Click here。

接頭的消應(yīng)力套筒上有一個激光打印標(biāo)記表示線性光纖陣列的軸向

線性光纖束對比單纖維光纖跳線

通光狹縫通光量對比線性光纖束提供的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，光通過線性光纖束的方式比單光學(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光譜儀分別配合線性光纖束和標(biāo)準(zhǔn)跳線時測量的SLS201L寬帶光源的光譜。如下圖所示，?105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?200微米纖芯的線性光纖束的大功率增加~300%。

?105 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，用CCS100光譜儀獲得的SLS201寬帶光源的光譜比較。線性光纖束的信號強度大增加~500%。

?200 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?1.2 mm內(nèi)孔截斷。
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，用CCS100光譜儀獲得的SLS201寬帶光源的光譜比較。線性光纖束的信號強度大增加~300%。

定制光纖束

Thorlabs樂于給您供應(yīng)定制的帶隨機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。如需報價，請?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)計符合您應(yīng)用的光纖束。對于您的定制光纖束要求，請聯(lián)系techsupport-cn@thorlabs.com。請?zhí)峁┠ㄖ乒饫w束的圖紙，我們可以更快地給您報價。

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制，包括空氣-玻璃界面(自由空間耦合或使用接頭時)的損傷機制和光纖玻璃內(nèi)的損傷機制。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，光纖耦合時未對準(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制。自由空間耦合或使用光學(xué)接頭匹配兩根光纖時，光會入射到這個界面。如果光的強度很高，就會降低功率的適用性，并給光纖造成性損傷。而對于使用環(huán)氧樹脂將接頭與光纖固定的終端光纖而言，高強度的光產(chǎn)生的熱量會使環(huán)氧樹脂熔化，進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

裸纖端面的損傷機制

光纖端面的損傷機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)光纖時尤其如此，因此，對于給定的功率密度，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)險的大功率密度估算值。而"實際安全水平"功率密度代表光纖損傷的低風(fēng)險。超過實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證性能。

計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模場直徑(MFD)定義的，它是光通過光纖的橫截面積，包括纖芯以及部分包層。耦合到單模光纖時，入射光束的直徑必須匹配光纖的MFD，才能達到良好的耦合效率。

例如，SM400單模光纖在400 nm下工作的模場直徑(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)下面來計算：

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。請注意，該計算假設(shè)的是光束具有均勻的強度分布，但其實，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，這些計算值將略高于損傷閾值或?qū)嶋H安全水平對應(yīng)的功率。假設(shè)使用連續(xù)光源，通過估算的功率密度，就可以確定對應(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)可以無損傷地耦合到多模光纖中。

所有值針對無終端(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)險的大功率密度估算值。用戶在高功率下工作前，必須驗證系統(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，沒有進入纖芯并在光纖中傳播的光會散射到光纖的外層，再進入插芯中，而環(huán)氧樹脂用來將光纖固定在插芯中。如果光足夠強，就可以熔化環(huán)氧樹脂，使其氣化，并在接頭表面留下殘渣。這樣，光纖端面就出現(xiàn)了局部吸收點，造成耦合效率降低，散射增加，進而出現(xiàn)損傷。

與環(huán)氧樹脂相關(guān)的損傷取決于波長，出于以下幾個原因。一般而言，短波長的光比長波長的光散射更強。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，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)計特點的接頭。

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制估算的功率水平。大功率適用性受到所有相關(guān)損傷機制的低功率水平限制(由實線表示)。

確定具有多種損傷機制的功率適用性

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(藍色實線)，而在1550
nm下工作的光纖受到接頭造成的損傷的限制(紅色實線)。

對于多模光纖，有效模場由纖芯直徑確定，一般要遠大于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)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受到插芯和接頭終端的限制。

請注意，曲線上的值只是在合理的操作和對準(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行測試，盡量降低損傷風(fēng)險。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)該被看作實驗室消耗品。

光纖內(nèi)的損傷閾值

除了空氣玻璃界面的損傷機制外，光纖本身的損傷機制也會限制光纖使用的功率水平。這些限制會影響所有的光纖組件，因為它們存在于光纖本身。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使其無法全反射，光在某個區(qū)域就會射出光纖，這時候就會產(chǎn)生彎曲損耗。射出光纖的光一般功率密度較高，會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。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，射出纖芯的光就會被限制在包層內(nèi)。這些光會在幾厘米或者幾米的距離而不是光纖內(nèi)的某個局部點漏出，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間增加，衰減也會增加。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還是會有光暗化產(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。而對于具體的產(chǎn)品，用戶還是應(yīng)該根據(jù)輔助文獻或手冊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，損傷閾值的計算才會適用。

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，會增加光在熔接界面的散射，從而成為光纖損傷的來源。

對準(zhǔn)系統(tǒng)和優(yōu)化耦合時，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

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)對準(zhǔn)和非常干凈的光纖端面)，光纖元件適用的功率可能會增大。用戶先必須在他們的系統(tǒng)內(nèi)驗證光纖的性能和穩(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光纖的對準(zhǔn)步驟也是重要的。在對準(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，會發(fā)生散射引起損傷

使用光纖熔接機將光纖組件熔接到系統(tǒng)中，可以增大適用的功率，因為它可以大程度地減少空氣/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試并對準(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，同時周期性地驗證所有組件對準(zhǔn)良好，耦合效率相對光學(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，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，進而損傷光纖。請在操作過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，因為前者可以提供更佳的光束質(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，因為這些應(yīng)用與高空間功率密度相關(guān)。

環(huán)形轉(zhuǎn)線性光纖束，具有纖芯?105微米的多模光纖

a.     長期低于300 nm使用會發(fā)生負(fù)感現(xiàn)象。如需用抗負(fù)感光纖定制光纖束，請聯(lián)系技術(shù)支持。

b.     被不銹鋼套管限制

c.     被光纖限制。

d.     光纖束的數(shù)值孔徑與各個光纖的數(shù)值孔徑相同。

環(huán)形轉(zhuǎn)線性光纖束，具有?200微米纖芯的多模光纖

a.    長期低于300 nm使用會發(fā)生負(fù)感現(xiàn)象。如需用抗負(fù)感光纖定制光纖束，請聯(lián)系技術(shù)支持。

b.    被不銹鋼套管限制。

c.    被光纖限制。

d.    光纖束的數(shù)值孔徑與各個光纖的數(shù)值孔徑相同。

損傷的光纖端面