產(chǎn)品介紹

Thorlabs多模光纖跳線，兼容超高真空和高溫

Thorlabs多模光纖跳線，兼容超高真空和高溫

多模光纖跳線特性

• 兼容超高真空(UHV)：

真空水平低1 x10^-10Torr

無護套光纖設計大程度地減少了表面區(qū)域，以減少氣體釋放

使用兼容真空的環(huán)氧樹脂和304不銹鋼SMA905接頭

所有產(chǎn)品經(jīng)過清潔，然后以雙層真空密封的包裝形式發(fā)貨

兼容Thorlabs的SMA真空饋通

• 兼容高溫：

鍍聚酰亞胺膜的光纖，能夠在高250 °C下連續(xù)工作

耐熱元件和跳線設計

• 數(shù)值孔徑0.22的階躍折射率光纖

纖芯Ø100、Ø200、Ø400或Ø600 µm

波長范圍180 nm - 1150 nm(高羥基)或380 nm - 2200 nm(低羥基)

庫存標準產(chǎn)品長度有0.5 m和1 m

• 提供定制長度和纖芯尺寸；具體請聯(lián)系技術支持techsupport-cn@thorlabs.com

Thorlabs兼容超高真空和高溫的多模光纖跳線屬于兼容真空的系列產(chǎn)品，適用于氣壓低10^-10Torr的UHV環(huán)境及高250 °C下的連續(xù)工作。高羥基跳線的工作范圍為180 - 1150 nm，而低羥基跳線的工作范圍為380 - 2200 nm。庫存纖芯Ø100、Ø200、Ø400或Ø600 µm的標準跳線長度有0.5 m和1 m。

低羥基和高羥基兼容UHV高溫跳線的光纖衰減數(shù)據(jù)

兼容超高真空

這些跳線具有無護套光纖設計，大程度地減少了表面區(qū)域，以減少低10^-10
Torr真空環(huán)境下的氣體釋放速率。每根跳線兩端都有兼容真空的SMA905接頭和由304不銹鋼制成的套管。跳線中使用的環(huán)氧樹脂(型號353NDPK)經(jīng)過NASA測試適合低釋氣應用。組裝的跳線同樣經(jīng)過嚴格測試，確保在這些UHV環(huán)境下釋氣少(詳情請看工作標簽)。這些跳線可與我們的SMA真空饋通和ADASMAV兼容真空的匹配套管配合使用。

兼容高溫

對于高溫條件，這些跳線經(jīng)過設計和測試，能夠在高250 °C的環(huán)境下連續(xù)工作(>8小時)或在高280 °C的環(huán)境下間歇使用(一分鐘只一小時)。組成跳線的材料都是耐熱的；我們使用鍍聚酰亞胺膜的光纖、304不銹鋼光纖接頭和耐高溫的環(huán)氧樹脂。產(chǎn)品在高溫爐中經(jīng)過測試，確保跳線滿足高溫條件下的光學規(guī)格(詳情請看工作標簽)。

每根跳線有兩個金屬保護蓋，防止插芯端受到灰塵污染或其他損害。SMA905終端跳線更換用的CAPM(橡膠)和CAPMM(金屬)保護蓋單獨提供。請注意，保護蓋既不兼容真空，也不耐熱。

定制兼容UHV和高溫的跳線

這些光纖跳線為需要在高真空或高溫環(huán)境中工作的應用提供了一種集成光纖的解決方案。為了兼容大量的實驗設備，我們可以生產(chǎn)不同纖芯尺寸或不同長度的光纖跳線。請注意，我們僅提供SMA接頭。如需訂購定制光纖跳線，請聯(lián)系技術支持techsupport-cn@thorlabs.com。

工作

這些兼容超高真空和高溫的跳線經(jīng)過嚴格測試，確保在的環(huán)境下能夠維持機械完整性和光學性能。組裝和測試過程中確定連續(xù)工作和間歇工作的高溫度和真空條件。連續(xù)工作連續(xù)工作定義為在真空或高溫條件下連續(xù)使用時間超過8小時。為了測試這種用途，我們將跳線放置在高真空(1 x 10^-9
Torr)或高溫(250 °C)環(huán)境8小時，并監(jiān)測插入損耗。在這些條件下，對跳線進行跳線粘合和插入損耗測試，以分別確定機械完整性和光學性能。間歇工作間歇工作是指在的溫度條件下1分鐘1小時的使用時間。這些條件是根據(jù)光纖跳線制造和組裝中使用的材料特性而不是基于測試來確定的。因此，如果在這些條件下長時間使用，Thorlabs無法保證跳線的機械性能和光學性能。

多模光纖教程

彎曲損耗

因光纖的外部和內部幾何發(fā)生變化而產(chǎn)生的損耗稱之為彎曲損耗。通常包含兩大類：宏彎損耗和微彎損耗。

宏彎損耗造成的衰減

微彎損耗造成的衰減

宏彎損耗一般與光纖的物理彎曲相關；例如，將其卷成圈。如右圖所示，引導的光在空間上分布在光纖的纖芯和包層區(qū)域。以某半徑彎曲光纖時，在彎曲外半徑的光不能在不超過光速時維持相同的空間模分布。相反，由于輻射能量會損耗到周邊環(huán)境中。彎曲半徑較大時，與彎曲相關的損耗會比較??；但彎曲半徑小于光纖的推薦彎曲半徑時，彎曲損耗會非常大。光纖可以在彎曲半徑較小時進行短時間工作；但如果要長期儲存，彎曲半徑應該大于推薦值。使用恰當?shù)膬Υ鏃l件(溫度和彎曲半徑)可以降低對光纖造成性損傷的幾率；FSR1光纖纏繞盤設計用來大程度地減少高彎曲損耗。

微彎損耗由光纖的內部幾何，尤其是纖芯和包層發(fā)生變化而產(chǎn)生。光纖結構中的這些隨機變化(即凸起)會破壞全內反射所需的條件，使得傳播的光耦合到非傳播模中，造成泄露(詳情請看右圖)。與由彎曲半徑控制的宏彎損耗不同，微彎損耗是由制造光纖時在光纖內造成的性缺陷而產(chǎn)生。

包層模

雖然多模光纖中的大多數(shù)光通過纖芯內的TIR引導，但是由于TIR發(fā)生在包層與涂覆層/保護層的界面，在纖芯和包層內引導光的高階模也可能存在。這樣就產(chǎn)生了我們所熟知的包層模。這樣的例子可在右邊的光束分布測量中看到，其中體現(xiàn)了包層模包層中的光強比纖芯中要高。這些?？梢圆粋鞑?即它們不滿足TIR的條件)，也可以在一段很長的光纖中傳播。由于包層模一般為高階模，在光纖彎曲和出現(xiàn)微彎缺陷時，它們就是損耗的來源。通過接頭連接兩個光纖時包層模會消失，因為它們不能在光纖之間輕松耦合。

由于包層模對光束空間輪廓的影響，有些應用(比如發(fā)射到自由空間中)中可能不需要包層模。光纖較長時，這些模會自然衰減。對于長度小于10 m的光纖，消除包層模的一種辦法就是將光纖纏繞在半徑合適的芯軸上，這樣能保留需要的傳播模式。

在FT200EMT多模光纖與M565F1 LED的光束輪廓中，展現(xiàn)了包層而不是纖芯引導的光。

入纖方式

多模光纖未充滿條件

對于在NA較大時接收光的多模光纖來說，光耦合到光纖的的條件(光源類型、光束直徑、NA)對性能有著極大影響。在耦合界面，光的光束直徑和NA小于光纖的芯徑和NA時，就出現(xiàn)了未充滿的入纖條件。這種情況的常見例子就是將激光光源發(fā)射到較大的多模光纖。從下面的圖和光束輪廓測量可以看出，未充滿時會使光在空間上集中到光纖的中心，優(yōu)先充滿低階模，而非高階模。因此，它們對宏彎損耗不太敏感，也沒有包層模。這種條件下，所測的插入損耗也會小于典型值，光纖纖芯處有著較高的功率密度。

展示未充滿條件的圖(左邊)和使用FT200EMT多模光纖進行的光束輪廓測量(右邊)。

多模光纖過滿條件在耦合界面，光束直徑和NA大于光纖的芯徑和NA時就出現(xiàn)了過滿的情況。實現(xiàn)這種條件的一個方法就是將LED光源的光發(fā)射到較小的多模光纖中。過滿時會將整個纖芯和部分包層裸露在光中，均勻充滿低階模和高階模(請看下圖)，增加耦合到光纖包層模的可能性。高階模比例的增加意味著過滿光纖對彎曲損耗會更為敏感。在這種條件下，所測的插入損耗會大于典型值，與未充滿光纖條件相比，會產(chǎn)生較高的總輸出功率。

展示過滿條件的圖(左邊)和使用FT200EMT多模光纖進行的光束輪廓測量(右邊)。

多模光纖未充滿或過滿條件各有優(yōu)劣，這取決于特定應用的要求。如需測量多模光纖的基準性能，Thorlabs建議使用光束直徑為光纖芯徑70-80%的入纖條件。過滿條件在短距離時輸出功率更大；而長距離(>10 - 20 m)時，對衰減較為敏感的高階模會消失。

損傷閥值

激光誘導的光纖損傷

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險的安全功率水平。如果遵守了所有恰當?shù)闹苽浜瓦m用性指導，用戶應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，用戶應該遵守下面描述的"實際安全水平"該，以安全操作相關元件。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、光纖端面受到污染或光纖本身有瑕疵。關于特定應用中光纖功率適用能力的深入討論，請聯(lián)系技術支持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

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)氧樹脂的風險，可以在光纖端面附近的光纖與插芯之間構建無環(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損傷機制的低功率水平限制(由實線表示)。

光纖內的損傷閾值

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，從而降低彎折損傷的風險。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。這些光會在幾厘米或者幾米的距離而不是光纖內的某個局部點漏出，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。

光暗化光纖內的第二種損傷機制稱為光暗化或負感現(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?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)前應該關掉所有光源，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/接頭端面的質量相關。將光纖連接到光學系統(tǒng)前，一定要檢查光纖的末端。端面應該是干凈的，沒有污垢和其它可能導致耦合光散射的污染物。另外，如果是裸纖，使用前應該剪切，用戶應該檢查光纖末端，確保切面質量良好。

如果將光纖熔接到光學系統(tǒng)，用戶先應該在低功率下驗證熔接的質量良好，然后在高功率下使用。熔接質量差，會增加光在熔接界面的散射，從而成為光纖損傷的來源。

對準系統(tǒng)和優(yōu)化耦合時，用戶應該使用低功率；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，光纖和光纖元件應該要在安全功率水平限制之內工作，但在理想的條件下(佳的光學對準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。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功率。

要防止光纖損傷光耦合進光纖的對準步驟也是重要的。在對準過程中，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。用戶應該遵守所有恰當?shù)闹笇碇苽洌⑦M行高質量的光纖熔接。熔接質量差可能導致散射，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，應該在低功率下使用光源測試并對準系統(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良好，耦合效率相對光學耦合功率沒有變化。

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。

用戶應該針對給定的應用選擇合適的光纖。例如，大模場光纖可以良好地代替標準的單模光纖在高功率應用中使用，因為前者可以提供更佳的光束質量，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用，因為這些應用與高空間功率密度相關。

SMA-SMA光纖跳線，兼容超高真空和高溫，Ø100 µm，數(shù)值孔徑0.22

這些跳線可以在低10^-10Torr的真空環(huán)境和高250 °C的溫度下連續(xù)工作(>8小時)。它們也可以在高280 °C的溫度下間歇工作(1分鐘1小時)。

在波長300 nm以下時可能發(fā)生負感現(xiàn)象。我們還提供抗負感多模光纖。

SMA-SMA光纖跳線，兼容超高真空和高溫，Ø200 µm，數(shù)值孔徑0.22

這些跳線可以在低10^-10Torr的真空環(huán)境和高250 °C的溫度下連續(xù)工作(>8小時)。它們也可以在高280 °C的溫度下間歇工作(1分鐘1小時)。

在波長300 nm以下時可能發(fā)生負感現(xiàn)象。我們還提供抗負感多模光纖。

SMA-SMA光纖跳線，兼容超高真空和高溫，Ø400 µm，數(shù)值孔徑0.22

這些跳線可以在低10^-10Torr的真空環(huán)境和高250 °C的溫度下連續(xù)工作(>8小時)。它們也可以在高280 °C的溫度下間歇工作(1分鐘1小時)。

在波長300 nm以下時可能發(fā)生負感現(xiàn)象。我們還提供抗負感多模光纖。

SMA-SMA光纖跳線，兼容超高真空和高溫，Ø600 µm，數(shù)值孔徑0.22

這些跳線可以在低10^-10Torr的真空環(huán)境和高250 °C的溫度下連續(xù)工作(>8小時)。它們也可以在高280 °C的溫度下間歇工作(1分鐘1小時)。

在波長300 nm以下時可能發(fā)生負感現(xiàn)象。我們還提供抗負感多模光纖。

損傷的光纖端面