Thorlabs線性轉(zhuǎn)線性光纖束

Thorlabs線性轉(zhuǎn)線性光纖束特性

線性轉(zhuǎn)線性光纖束，帶7根光纖

低羥基或高羥基，Ø105 µm或Ø200 µm纖芯的多模光纖

2 m長的線纜，帶SMA905接頭

*映射配置

線性端匹配光譜儀的入射狹縫，以實(shí)現(xiàn)更高信號(hào)

線性端可產(chǎn)生線型照明圖案

這些光纖束含有在兩端以線型(線性)配置的7個(gè)光纖。線性轉(zhuǎn)線性光纖線纜非常適用于增大到光譜儀和具有入射狹縫的其它光學(xué)裝置的耦合效率。線性端與入射狹縫形狀的匹配度比單光纖或環(huán)形光纖束的構(gòu)造更好，因此增大了進(jìn)入裝置的光量(更多信息請(qǐng)看光纖束與光纖跳線標(biāo)簽)。線性端也更適合于典型放電式燈的橢圓發(fā)射以及使用比色皿的測量，比如吸收光譜 (詳情請(qǐng)看應(yīng)用標(biāo)簽)。

這些線性轉(zhuǎn)線性光纖束利用SMA905接頭，以實(shí)現(xiàn)與大部分光譜儀兼容，包括Thorlabs的CCD光譜儀。它們使用我們的Ø105 µm或Ø200 µm纖芯的多模光纖制造，具有高羥基或低羥基(OH)含量，分別使用于250 - 1200 nm或400 - 2400 nm范圍內(nèi)。為了增大耐用性，這些線纜整合了不銹鋼保護(hù)套管(FT05SS)。

將光纖束線纜的線性端插入光譜儀或另一裝置中時(shí)，光纖陣列必須與入射狹縫對(duì)準(zhǔn)。為了便于對(duì)準(zhǔn)，接頭套管上的線指示了陣列軸，如左圖所示。光纖束和狹縫的精密對(duì)準(zhǔn)并不很重要，但是失準(zhǔn)超過±5°可能導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度減弱。為了使信號(hào)強(qiáng)度大化，我們建議旋轉(zhuǎn)光纖束，同時(shí)監(jiān)測光譜儀中的光等級(jí)；一旦優(yōu)化后，擰緊SMA接頭的螺紋部分以將光纖束鎖定到位。當(dāng)與我們的CCD光譜儀一起使用這些光纖束時(shí)，光纖陣列應(yīng)垂直定向。

每根光纖跳線包含兩個(gè)橡膠和兩個(gè)金屬保護(hù)蓋，對(duì)接頭末端進(jìn)行保護(hù)以防止灰塵和其它污染物的侵害。也單獨(dú)提供用于SMA端頭的其它CAPM橡膠光纖蓋和CAPMM金屬螺紋光纖蓋。

注意：這些光纖束中的光纖*地映射，在光纖束兩端以相同順序出現(xiàn)。更多信息請(qǐng)看應(yīng)用標(biāo)簽。

光纖束的數(shù)值孔徑與單根光纖的數(shù)值孔徑相同。

接頭的應(yīng)力釋放套管的刻印標(biāo)記指示線性光纖陣列的軸

線性光纖束端

CCS100光譜儀的20 µm x 2 mm入射狹縫后面的BFA105HS02光纖束的端面

應(yīng)用構(gòu)思

線性轉(zhuǎn)線性光纖束的*性這些光纖束內(nèi)的光纖是*的。如右圖所示，從光纖束的一端到另一端，光纖關(guān)于彼此的順序保持*，但是通過將一端旋轉(zhuǎn)180°，它們的定向可以旋轉(zhuǎn)。

線性轉(zhuǎn)線性光纖束的優(yōu)點(diǎn)這些光纖束的線性端的形狀比單光纖或環(huán)形光纖束的端部更好地匹配光譜儀的窄入射狹縫，如光纖束與光纖跳線標(biāo)簽中所示。類似于光譜儀的窄入射狹縫，用于吸收光譜的比色皿形狀（見下方）比單光纖或環(huán)形光纖束的端部更適合于這些光纖束的線性端，進(jìn)一步增大了吸收光譜測量的效率。除了比色皿和光譜儀的入射狹縫之外，典型的放電燈具有高橢圓發(fā)射量，也可以更有效與線性光纖束端耦合。

吸收光譜光譜儀測量一個(gè)特定電磁光譜范圍上的入射光的性質(zhì)。當(dāng)光通過含有細(xì)胞或微利的樣品，在到達(dá)光譜儀之前，由于光被樣品所含物吸收或散射，到達(dá)光譜儀的光亮?xí)p少。透過樣品的光的百分比測量稱為吸收光譜，可用于測量酶反應(yīng)的進(jìn)展，樣品的濃度，或樣品的吸收光譜。這種測量的基本設(shè)置以及設(shè)置中所用的部件清單見下表。

線性轉(zhuǎn)線性光纖束*性

線性轉(zhuǎn)線性光纖束*性

線性光纖束與單光纖跳線

入射狹縫吞吐量比較對(duì)比于含單光纖的標(biāo)準(zhǔn)光纖跳線，線性光纖束對(duì)于狹縫提供顯著更大的光吞吐量。下面的圖為從線性光纖束出射的光如何比從標(biāo)準(zhǔn)光纖跳線出射的光更匹配光譜儀的入射狹縫形狀。附帶的曲線圖為使用線性光纖束與標(biāo)準(zhǔn)光纖跳線時(shí)，用
CCS100
光譜儀測量的SLS201寬帶光源的光譜比較。如下方曲線圖中所示，Ø105 µm纖芯的線性光纖束對(duì)比于單光纖跳線，大功率增加了500%，而Ø200 µm纖芯的線性光纖束大功率增加了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

a.     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。

b.     這些光纖束不適合要求均勻功率分布的應(yīng)用。

c.     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。

d.     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。

e.     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。

f.      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

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。

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)。

線性轉(zhuǎn)線性光纖束，帶Ø105 µm纖芯的多模光纖

a.     長期低于300納米使用會(huì)發(fā)生負(fù)感現(xiàn)象。如需用抗負(fù)感光纖定制光纖束，請(qǐng)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(gè)光纖的數(shù)值孔徑相同。

線性轉(zhuǎn)線性光纖束，帶Ø200 µm纖芯的多模光纖

a.     長期低于300納米使用會(huì)發(fā)生負(fù)感現(xiàn)象。如需用抗負(fù)感光纖定制光纖束，請(qǐng)聯(lián)系技術(shù)支持。

b.     受到光纖限制。

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

損傷的光纖端面

樣品光纖束接頭配置

定制1轉(zhuǎn)4束扇出型光纜