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光纖的那些事（二）

閱讀：1695 發(fā)布時(shí)間：2021-11-25

上回說到光纖的來歷、結(jié)構(gòu)、種類以及在光信號(hào)的捕捉過程中，扮演著重要角色。

今天，我們就來聊聊如何選擇合適的光纖

是它還是它

波段范圍

選擇光纖的波段范圍時(shí)要明確關(guān)注的光信號(hào)落在什么波段。紫外波段選用-UV-VIS，近紅外波段選用-VIS-NIR，全波段選用-SR。當(dāng)應(yīng)用場(chǎng)景需長(zhǎng)時(shí)間紫外光輻照時(shí)，選用抗紫外老化光纖-XSR系列。因?yàn)楣獾牟ㄩL(zhǎng)越短，其光波能量越高。因此在長(zhǎng)時(shí)間紫外光輻照下，光纖的老化會(huì)很快。

XSR光纖與普通光纖衰減圖

XSR全稱是Extreme Solarization Resistant，XSR系列光纖在180-400nm范圍內(nèi)衰減比普通光纖低很多，原因是XSR系列光纖采用的是氟摻雜石英覆層，氟化物涂層對(duì)其在紫外波段有很好的抗老化作用，而普通光纖采用的則是玻璃覆層。

*1dB的衰減約為21%的透過率損失

XSR光纖對(duì)比測(cè)試

即使同為XSR也會(huì)有所區(qū)別，我們使用海洋光學(xué)的XSR系列光纖與市面上同款標(biāo)稱紫外抗老化光纖進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，光源通過光纖直接連接光譜儀，光譜儀積分時(shí)間6700μs，每1分鐘采集一次，共采集3小時(shí)。

測(cè)試條件相同，下圖為其他公司與海洋XSR系列光纖在各個(gè)波長(zhǎng)下3個(gè)小時(shí)所有響應(yīng)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)據(jù)圖。從圖中可看出，在200-266nm波段范圍內(nèi)，其他公司產(chǎn)品的信號(hào)最大標(biāo)準(zhǔn)偏差是海洋的約5倍。這說明在這個(gè)波段內(nèi)，3小時(shí)的信號(hào)波動(dòng)非常大。

接下來，我們“放大”數(shù)據(jù)，看看在210nm處到發(fā)生了什么，我們觀察這個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)連續(xù)測(cè)試3小時(shí)響應(yīng)值變化數(shù)據(jù)（即穩(wěn)定性，影響穩(wěn)定性測(cè)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(cè)試數(shù)據(jù)看起來非常不同，無論從下降幅度和下降趨勢(shì)上，海洋光學(xué)XSR光纖的數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，而另外一個(gè)光纖的數(shù)據(jù)就沒有那么盡如人意了（3小時(shí)內(nèi)共下降了約18%）。

我們還發(fā)現(xiàn)，這個(gè)衰減的過程并非是一直的，而是每次使用都會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象。因此，在一些實(shí)際紫外應(yīng)用中，如環(huán)保行業(yè)中的大氣污染成分檢測(cè)儀，或是生物行業(yè)的紫外檢測(cè)應(yīng)用。若每次點(diǎn)亮光源都要等待3個(gè)小時(shí)才能獲得穩(wěn)定的測(cè)試數(shù)據(jù)，這對(duì)測(cè)量來說是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，用戶可以通過頻繁的采樣參考來提高一些穩(wěn)定性，但是仍舊無法消除固有的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。

同時(shí)，通常普通紫外光源的壽命為1000小時(shí)左右，每次3小時(shí)的預(yù)熱時(shí)間對(duì)光源的壽命來說也是不小的挑戰(zhàn)。從光源使用效率還是從生產(chǎn)效率角度來看，用一根更穩(wěn)定的光纖，都是大有裨益的。

因此，對(duì)于紫外波段尤其是深紫外的系統(tǒng)搭建來說，海洋的XSR系列光纖可以說是很好的選擇。

外包材

外包材對(duì)于光纖主要起保護(hù)作用，因此如何選擇外包材和實(shí)驗(yàn)環(huán)境息息相關(guān)。普通在實(shí)驗(yàn)室使用的光纖選擇硅膠外包材即可，但實(shí)驗(yàn)環(huán)境超過100℃時(shí)我們要使用-BX鎧裝外包材以保護(hù)光纖。

在野外測(cè)試時(shí)，也推薦使用-BX外包材光纖。因?yàn)橐巴忾L(zhǎng)時(shí)間輻照對(duì)硅膠材料有影響。此外，野外情況多變，-BX包材可很好的保護(hù)光纖避免其折斷。

模式選擇

光纖分為單模和多模，在選擇時(shí)首先要明確測(cè)試環(huán)境需要的是單模還是多模光纖。如何判別呢？答案很簡(jiǎn)單，通常在實(shí)驗(yàn)室做的一些光學(xué)實(shí)驗(yàn)，如測(cè)透射、反射、吸收、熒光、拉曼等光譜時(shí)，選用的是多模光纖。對(duì)于單模光纖，其芯徑通常為8μm或10μm，主要應(yīng)用于通信數(shù)據(jù)的傳輸。

海洋光學(xué)單模光纖參數(shù)

分叉光纖

上篇文章提到海洋光學(xué)有Splitter及BIF兩種分叉光纖，Splitter型分叉光纖可實(shí)現(xiàn)將不同路徑的光耦合到一根光纖然后再傳輸至光譜儀或樣品，同時(shí)使兩種不同光源的混合光或兩個(gè)不同樣品的混合光進(jìn)入同一光譜儀。但由于節(jié)點(diǎn)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(huì)低很多，因此其芯徑通常較大。

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

光纖番外篇

01光纖上的代碼

光纖上的代碼包含了芯徑、長(zhǎng)度、波段范圍及外包材料等信息。