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如何選擇光纖

光纖結構、種類以及在光信號的捕捉過程中,扮演著重要角色。

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選擇光纖的波段範圍時要明確關注的光信號落在什麼波段。紫外波段選用-UV-VIS近紅外波段選用-VIS-NIR全波段選用-SR。當應用場景需長時間紫外光輻照時,選用抗紫外老化光纖-XSR系列。因為光的波長越短,其光波能量越高。因此在長時間紫外光輻照下,光纖的老化會很快。

XSR全稱是Extreme Solarization Resistant,XSR系列光纖在180-400nm範圍內衰減比普通光纖低很多,原因是XSR系列光纖採用的是氟摻雜石英覆層,氟化物塗層對其在紫外波段有很好的抗老化作用,而普通光纖採用的則是玻璃覆層

*1dB的衰減約為21%的透過率損失

XSR光纖對比測試
即使同為XSR也會有所區別,我們使用海洋光學的XSR系列光纖與市面上同款標稱紫外抗老化光纖進行對比測試,光源通過光纖直接連接光譜儀,光譜儀積分時間6700μs,每1分鐘採集一次,共採集3小時。

測試條件相同,下圖為其他公司與海洋XSR系列光纖在各個波長下3個小時所有響應值的標準偏差數據圖。從圖中可看出,在200-266nm波段範圍內,其他公司產品的信號最大標準偏差是海洋的約5倍。這說明在這個波段內,3小時的信號波動非常大。

接下來,我們“放大”數據,看看在210nm處到發生了什麼,我們觀察這個波長點連續測試3小時響應值變化數據(即穩定性,影響穩定性測試的因素有光譜儀、光源及光纖等)。從圖中可看出,不同光纖測試數據看起來非常不同,無論從下降幅度和下降趨勢上,海洋光學XSR光纖的數據較為穩定,而另外一個光纖的數據就沒有那麼盡如人意了(3小時內共下降了約18%)。

我們還發現,這個衰減的過程並非是永久的,而是每次使用都會出現的現象。因此,在一些實際紫外應用中,如環保行業中的大氣污染成分檢測儀,或是生物行業的紫外檢測應用。若每次點亮光源都要等待3個小時才能獲得穩定的測試數據,這對測量來說是個巨大的挑戰,用戶可以通過頻繁的採樣參考來提高一些穩定性,但是仍舊無法消除固有的系統穩定性問題。
同時,通常普通紫外光源的壽命為1000小時左右,每次3小時的預熱時間對光源的壽命來說也是不小的挑戰。從光源使用效率還是從生產效率角度來看,用一根更穩定的光纖,都是大有裨益的。
因此,對於紫外波段尤其是深紫外的系統搭建來說,海洋的XSR系列光纖可以說是不二之選。

外包材對於光纖主要起保護作用,因此如何選擇外包材和實驗環境息息相關。普通在實驗室使用的光纖選擇矽膠外包材即可,但實驗環境超過100℃時我們要使用-BX鎧裝外包材以保護光纖。
在野外測試時,也推薦使用-BX外包材光纖。因為野外長時間輻照對矽膠材料有影響。此外,野外情況多變,-BX包材可很好的保護光纖避免其折斷。

 

光纖分為單模多模,在選擇時首先要明確測試環境需要的是單模還是多模光纖。如何判別呢?答案很簡單,通常在實驗室做的一些光學實驗,如測透射、反射、吸收、熒光、拉曼等光譜時,選用的是多模光纖。對於單模光纖,其芯徑通常為8μm或10μm,主要應用於通信數據的傳輸。

 

上篇文章提到海洋光學有Splitter及BIF兩種分叉光纖,Splitter型分叉光纖可實現將不同路徑的光耦合到一根光纖然後再傳輸至光譜儀或樣品,同時使兩種不同光源的混合光或兩個不同樣品的混合光進入同一光譜儀。但由於節點處的連接耦合差異,Splitter分叉光纖與BIF分叉光纖相比,傳輸透過率會低很多,因此其芯徑通常較大。

BIF分叉光纖適用於同一光源的光輸出到不同光譜儀或樣品的情況,也適用於從樣品處獲得光譜通過分叉出來的兩端連接至兩個不同性能的光譜儀。