光纤衰减
为了让测试系统表现最佳,我们必须选择合适的光纤对光进行传输(实现对整个光路传输最小袁减),即对不同波段的传输选择不同材质的光纤。当光纤使用在深紫外的环境中时,特别是低于300nm波段的范围时,我们就必须选择抗紫外老化的光纤,其他美型的光纤则不适用,因为紫外光的照射下,不具备抗紫外功能,光纤的透过率会衰减,影响导光效率。
幸运的是,海洋光学提供不同应用波段的光好,质前深紫外到近红外,参考下列图表中各类型光纤的变减度,可以根据不同的应用选择不同材质的光纤,如还有疑问,可以与海洋光学的工程师联系,为你们的实验提供应用支持。
注:1 dB的衰减约为21% 的透过率损失。
识别海洋光学光纤
海洋光学的光纤和探头上有三个清晰明了的标签,您可以随时确定型号、纤芯直径及适用的波段范围等信息。
防护罩颜色
通过护套颜色,您可以了解光纤类型以及适用的波段范围。
护套 | 颜色 | 产品代码 | 光纤类型 | 波段范围 |
灰色 | -XSR | UV-VIS XSR 抗紫外老化光纤 | 180 – 800 nm | |
灰色 | -SR | UV/SR-VIS 高羟基光纤 | 200 – 1100 nm | |
蓝色 | -UV-VIS | UV-VIS 高羟基光纤 | 300 – 1100 nm | |
红色 | -VIS-NIR | VIS-NIR 低羟基光纤 | 400 – 2100 nm |
套管颜色
从光纤的套管颜色可以看出纤芯直径。
套管 | 颜色 | 纤芯尺寸 |
紫色 | 8 μm | |
蓝色 | 50 μm | |
绿色 | 100 μm | |
黄色 | 200 μm | |
灰色 | 300 μm | |
红色 | 400 μm | |
橙色 | 500 μm | |
棕色 | 600 μm | |
透明 | 1000 μm |
外包材
外包材能够保护光纤并提供应力消除功能。请告诉我们您的的使用环境和应用,我们将帮助您选择最适合的外包材料。
包材 | 规格 | 外径 | 耐化学性 | 可蒸汽灭菌 | 温度限制 | 机械耐受 | 最大长度 |
PVC monocoil | PVC包裹不锈钢单管 ;仅限 OEM 应用 | 3.4 mm | 较差 | 否 | 70°C | 良好 | 6 m |
PVDF zip tube | 适合预算有限的应用;实验室级组件的标准配置 | 3.8 mm | 较差 | 否 | 100°C | 良好 | 50 m |
PVDF zip tube(大外径) | 适合预算有限的应用;直径大于 2 号护套 | 5.0 mm | 较差 | 否 | 100°C | 良好 | 50 m |
Silicone Monocoil | 实验室级(硅胶包裹不锈钢) | 5.6 mm | 良好 | 是 | 250°C | 良好 | 20 m |
不锈钢 BX | 仅限于 OEM 应用;可选聚烯烃热缩涂层 | 5.0 mm | 良好 | 是 | 250°C | 较差 | 4 m |
全联锁不锈钢 BX | 出色的不锈钢包材;支持更长的光纤长度;可选聚烯烃热缩外涂层 | 7.0 mm | 良好 | 是 | 250°C | 优秀 | 40 m |
弯曲半径和技术参数
光纤的工作原理是,由于纤芯和包层的折射率不同,光通过纤芯进行传输。然后,在最外层涂上一层或多层柔性缓冲材料,以提高弹性并保护玻璃纤芯和包层。即使有了这种额外的涂层,光纤的弯曲半径仍然受到限制,容易出现微小的断裂,导致光纤损坏。
LTBR(静态弯曲半径):存放条件下的最小弯曲半径。
STBR(动态弯曲半径):使用或操作时的最小弯曲半径。
技术参数:VIS/NIR, UV/VIS, SR 光纤
套管 | 纤芯尺寸 | 光纤类型 | 包层厚度 | 缓冲材料 | 缓冲包材厚度 | 最大外径 | 工作温度(纤芯) | LTBR | STBR |
50 ± 5 μm | VIS/NIR, UV/VIS | 35 ± 0.5 µm | 聚酰亚胺 | 17 ± 5 µm | 155 µm | -65 至 300 °C | 4 厘米 | 2 厘米 | |
100 ± 3 μm | VIS/NIR, UV/VIS | 12 ± 5 µm | 聚酰亚胺 | 17 ± 3 µm | 155 µm | -65 至 300 °C | 4 厘米 | 2 厘米 | |
200 ± 4 μm | VIS/NIR, UV/VIS, SR | 10 ± 4 µm | 聚酰亚胺 | 10 ± 5 µm | 243 µm | -65 至 300 °C | 8 厘米 | 4 厘米 | |
300 ± 6 μm | SR | 15 ± 7 µm | 聚酰亚胺 | 20 ± 10 µm | 380 µm | -65 至 300 °C | 12 厘米 | 6 厘米 | |
400 ± 8 μm | VIS/NIR, UV/VIS, SR | 20 ± 3 µm | 聚酰亚胺 | 20 ± 7 µm | 487 µm | -65 至 300 °C | 16 厘米 | 8 厘米 | |
500 ± 10 μm | VIS/NIR, UV/VIS | 25 ± 3 µm | 聚酰亚胺 | 20 ± 10 µm | 600 µm | -65 至 300 °C | 20 厘米 | 10 厘米 | |
600 ± 10 μm | VIS/NIR, UV/VIS, SR | 30 ± 3 µm | 聚酰亚胺 | 25 ± 10 µm | 720 µm | -65 至 300 °C | 24 厘米 | 12 厘米 | |
1000 ± 3 μm | VIS/NIR | 50 ± 3 µm | 丙烯酸酯 | 50 ± 40 µm | 1120 µm | -50 至 85 °C | 30 厘米 | 15 厘米 | |
1000 ± 20 μm | VIS/NIR | 25 ± 3 µm | 丙烯酸酯 | 50 ± 40 µm | 1065 µm | -50 至 85 °C | 30 厘米 | 15 厘米 | |
VIS/NIR 是多模阶跃折射率光纤,低羟基熔融石英芯和玻璃包层(400 – 2100 nm) UV/VIS 是多模阶跃折射率光纤,高羟基熔融石英芯和玻璃包层(300 – 1100 nm) SR 是多模阶跃折射率光纤,高羟基熔融石英芯和玻璃包层(200 – 1100 nm) |
技术参数:XSR 光纤
套管 | 光纤尺寸 | 光纤类型 | 包层外径 | 缓冲材料 | 缓冲包材厚度 | 最大外径 | 工作温度(纤芯) | LTBR | STBR |
113 ± 6 μm(标称 115 μm) | XSR | 125 ± 6 µm | 铝、聚合物 | 150 µm | 230 µm | -50 至 80 °C | 4 厘米 | 2 厘米 | |
230 ± 12 μm | XSR | 250 ± 13 µm | 铝、聚合物 | 300 µm | 380 ± 20 µm | -50 至 80 °C | 4 厘米 | 2 厘米 | |
455 ± 22 μm | XSR | 500 ± 25 µm | 铝、硅胶、尼龙 | 580 µm | 1300 ± 100 µm | -50 至 80 °C | 8 厘米 | 4 厘米 | |
600 ± 30 μm | XSR | 660 ± 33 µm | 铝、硅胶、尼龙 | 800 µm | 1700 ± 200 µm | -50 至 80 °C | 24 厘米 | 12 厘米 | |
XSR 是多模阶跃折射率光纤,高羟基熔融石英芯和掺氟石英包层(180 – 900 nm)。 |
技术参数:单模光纤
套管 | 纤芯尺寸 | 光纤类型 | 包层直径 | 缓冲材料 | 缓冲包材厚度 | 工作温度(纤芯) | LTBR | STBR |
8.2 ± 0.2 μm | 单模 | 125 ± 7 μm | 双丙烯酸酯 | 245 ± 5 μm | -60 至 85 °C | 4 厘米 | 2 厘米 | |
单模光纤使用 SMF-28e+ 内核,一般使用在通讯行业(1260 – 1700 nm) 在低于 λc = 1260 nm的波段下表现不佳 |
数值孔径
光纤将光从光纤的一端传输到另一端,同时将能量损失降到最低。光纤的工作原理是全反射。当光从一种介质进入另一种介质时,传播方向会发生改变。根据Snell定律,光线的出射角度可以通过两种材料的折射率预测出来。当角度与界面垂直(90º)时,进入第二种介质的透射率最大,反射率最小。当角度与界面越接近平行时,反射率越大。在临界角和临界角以下,透射率为 0%,反射率为 100%(见下图)。
斯涅尔定律可用于预测临界角,也可用于预测发射角或出射角 θmax,其依据是核心材料(n1)和包层材料(n2)的折射率。角度还取决于介质的折射率(n)。
等式的左边称为数值孔径(NA),决定了光纤可接收或发射角度的大小范围。 。
海洋光学大多数光纤的数值孔径NA都为0.22(如下表所示)。若光纤处于真空或空气中,光纤的发散半角即全反射角为 θmax=12.7°(全角大约25°)。当光射向光纤末端时,所有在 ±12.7° 锥角范围内的光线或轨迹都会通过全反射沿光纤向下传播。所有超过该角度的光都会穿过包层而消失。在光纤的另一端,光以 ±12.7° 的圆锥形射出。
光纤有多种类型,数值孔径也各不相同。 虽然数值孔径较大的光纤比数值孔径较小的光纤能收集更多的光,但重要的是要观察系统的两端,以确保能使用从较高角度射出的光。在光传感中,一端收集来自实验的光,另一端将光引向探测器。任何没有到达探测器的光都会被浪费掉。
光纤类型 | 数值孔径 | 全角 |
单模 | 0.14 | 16.1° |
VIS/NIR | 0.22 | 25.4° |
UV/VIS | 0.22 | 25.4° |
SR | 0.22 | 25.4° |
XSR | 0.22 | 25.4° |
光纤衰减
低于 300 nm波段的紫外线辐射会降低硅胶光纤的传输性能,导致光纤衰减(光纤材料受到紫外线(UV)辐射的影响,导致信号质量的降低光纤性能下降的一种现象)。对于 300 nm以下的应用,我们建议使用抗紫外老化光纤。
高透过率和耐用性的 XSR 光纤
用于光谱分析的抗紫外老化光纤(XSR)和探头采用专有工艺制造,可增强紫外波段的传输能力(可传输180nm),并具有显著的抗紫外降解能力,是深紫外应用(<300纳米)的理想之选。海洋光学是可提供 XSR 光纤的光谱仪制造商。