Thorlabs保偏光纖跳線，鍍增透膜

Thorlabs保偏光纖跳線，鍍增透膜

特性

鍍有增透膜的FC/PC接頭用于光纖-自由空間的連接*

極其適合與我們的光纖準(zhǔn)直包和FiberPort系列產(chǎn)品配合使用，從而將菲涅爾損耗小化

增透膜可以改善回波損耗

帶有一個未鍍膜的FC/PC或FC/APC接頭用于光纖-光纖連接

2.00 mm窄插銷與所有接頭的慢軸對準(zhǔn)

每根跳線都附帶有其單獨(dú)的測試數(shù)據(jù)證書

Thorlabs提供的保偏光纖一頭接有鍍增透膜的FC/PC接頭，另一頭接有未鍍膜的FC/PC或FC/APC接頭。增透膜設(shè)計用于將光束從光線出射到自由空間或從自由空間偶合進(jìn)光線時反射小化。鍍膜接頭能夠在的波長范圍內(nèi)提供小于0.5%的平均反射率，同時不會影響光纖的消光比（請參看增透膜標(biāo)簽了解反射率關(guān)于波長的變化曲線）。

光纖-自由空間偶合當(dāng)光從一根未鍍膜的光纖偶合到自由空間中時，如當(dāng)使用我們的光纖準(zhǔn)直器時，在光纖末端的玻璃-空氣界面的回波損耗（反射回光源的信號，不從光纖出射）將會比光纖-光纖偶合時更加嚴(yán)重。這是由于界面上的菲涅爾反射引起的，通常在4%左右。

通過接頭界面上的增透膜，F(xiàn)C/PC接頭的回波損耗可以改善~10 - 14分貝。在我們的測試中，帶有未鍍膜接頭的跳線其典型回波損耗為~15分貝（3.16%），而一個鍍有等偷摸的接頭其回波損耗的平均提升為~27.6分貝（0.17%）（請參看實驗室測量結(jié)果了解完整的測試數(shù)據(jù)）。鍍有增透膜的接頭還可以在光束從自由空間偶合到光纖中時提高透射率。

這些跳線具有Kevlar公司的FT030-BLUE
Ø3毫米強(qiáng)化分叉管，很適合與我們的光纖準(zhǔn)直器和FiberPort準(zhǔn)直器/耦合器配合使用。鍍有增透膜的接頭都用一個黑色接頭護(hù)套進(jìn)行區(qū)分，并在靠近接頭的套管上標(biāo)記有字母“A”。每根跳線附帶兩個保護(hù)帽，可以保護(hù)插芯末端不受塵埃和其它損壞因素的影響。我們也單獨(dú)銷售保護(hù)FC/PC-和FC/APC終端CAPF塑料光纖帽和CAPFM金屬螺紋光纖帽。

我們還提供定制鍍膜跳線。請聯(lián)系技術(shù)支持了解更多細(xì)節(jié)。

*鍍有增透膜的末端意味著用于自由空間應(yīng)用（如準(zhǔn)直），當(dāng)它與其它接頭末端接觸是會對其造成損傷。當(dāng)兩個鍍有增透膜的接頭相連接時會增大背向反射，比起兩個未鍍膜接頭相連接的情況，這樣會大大增加透射損耗。

清潔鍍增透膜的接頭端且不損壞鍍膜的方法有好幾種。將壓縮空氣輕輕噴在接頭端是比較理想的做法。其他方法包括使用浸有異丙醇或甲醇的無絨光學(xué)擦拭紙或FCC-7020光纖接頭清潔器輕輕擦拭。但是請不要使用干的擦拭紙，因為可能會損壞增透膜涂層。

熊貓保偏光纖橫截面

增透膜曲線

增透膜反射率

曲線中的陰影部分表示增透膜的規(guī)定波長范圍，該范圍有可能與光纖的工作波長范圍（在圖表題中會說明）不相等。其中虛線表示對準(zhǔn)波長。每根跳線的增透膜性能有可能存在微小差異。下方的圖中所示的都是典型值。

實驗室測量結(jié)果

Thorlabs實驗室測量結(jié)果：光纖-自由空間回波損耗對比測試數(shù)據(jù)

在光纖-自由空間和自由空間-光纖應(yīng)用中，菲涅爾反射通常發(fā)生在玻璃-空氣界面上，這是因為折射率的不連續(xù)引起的。這些反射被稱為回波損耗，即反射回光源而不是從光纖出射的信號。對于一根標(biāo)準(zhǔn)、未鍍膜的光線而言，其反射率（或以小數(shù)表示的回波損耗）可以采用下式進(jìn)行計算，假設(shè)正入射：

其中R
為反射率，n₀
為空氣的折射率（~1），n_s
wie光纖二氧化硅纖芯的折射率（~1.5）。通過這些典型數(shù)值，可以計算出未鍍膜光纖的典型反射率約為4%。鍍有增透膜的跳線在光纖末端帶有多層介質(zhì)的增透膜，可以將背向反射小化，這樣一來就可以降低回波損耗并增大透射率。

實驗裝置我們通過一個光纖-自由空間應(yīng)用，對鍍有增透膜的保偏光纖跳線和標(biāo)準(zhǔn)保偏光纖跳線的回波損耗進(jìn)行測試。先，將光源與一個2x2 50:50的淡漠耦合器連接，耦合器另一側(cè)的支路與一個功率計和終端接頭相連接，如圖1所示。在該結(jié)構(gòu)中，功率計測量耦合器上與之相連接的支路的光功率。下一步，將跳線未鍍膜的一端與耦合器相連，未鍍膜的一端先不連接，暴露在空氣中。將功率計移動到光源一側(cè)的未連接支路，用于測量反射功率，如圖2所示。通過該數(shù)據(jù)，并考慮耦合器的插入損耗，就可以計算出以分貝為單位的回波損耗：

其中RL
為百分比或以分貝為單位的回波損耗，P_i
為圖1中測得的入射光功率，P_r
為圖1中測得的反射光功率，IL_c
為耦合器的插入損耗。以百分比表示的回波損耗（反射率）也可以計算：

結(jié)果鍍有增透膜的跳線和相當(dāng)?shù)奈村兡ぬ€都經(jīng)過相同的測試，測試結(jié)果如右表所示。在使用鍍有增透膜的跳線時，回波損耗的改善是顯而易見的。

圖1：測量入射光功率

圖2：測量反射光功率

損傷閥值

激光誘導(dǎo)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(jī)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(jī)制和光纖玻璃內(nèi)的損傷機(jī)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(jī)制的小值的限制。

雖然可以使用比例關(guān)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(yīng)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(fēng)險的安全功率水平。如果遵守了所有恰當(dāng)?shù)闹苽浜瓦m用性指導(dǎo)，用戶應(yīng)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(yīng)該遵守下面描述的"實際安全水平"該，以安全操作相關(guān)元件?？赡芙档凸β蔬m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(zhǔn)、光纖端面受到污染或光纖本身有瑕疵。關(guān)于特定應(yīng)用中光纖功率適用能力的深入討論，請聯(lián)系技術(shù)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(jī)制。自由空間耦合或使用光學(xué)接頭匹配兩根光纖時，光會入射到這個界面。如果光的強(qiáng)度很高，就會降低功率的適用性，并給光纖造成損傷。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(qiáng)度的光產(chǎn)生的熱量會使環(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)光纖時尤其如此，因此，對于給定的功率密度，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)險的大功率密度估算值。而"實際安全水平"功率密度代表光纖損傷的低風(fēng)險。超過實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)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(fēng)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(guān)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(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，沒有進(jìn)入纖芯并在光纖中傳播的光會散射到光纖的外層，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(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，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(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)色實線)，而在1550nm下工作的光纖受到接頭造成的損傷的限制(紅色實線)。

對于多模光纖，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)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受到插芯和接頭終端的限制。

請注意，曲線上的值只是在合理的操作和對準(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。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)該被看作實驗室消耗品。

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(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(dǎo)，從而降低彎折損傷的風(fēng)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(nèi)。這些光會在幾厘米或者幾米的距離而不是光纖內(nèi)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(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(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，損傷閾值的計算才會適用。

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，會增加光在熔接界面的散射，從而成為光纖損傷的來源。

對準(zhǔn)系統(tǒng)和優(yōu)化耦合時，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

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)對準(zhǔn)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(nèi)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(dǎo)。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(xué)功率。

要防止光纖損傷光耦合進(jìn)光纖的對準(zhǔn)步驟也是重要的。在對準(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，會發(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(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，同時周期性地驗證所有組件對準(zhǔn)良好，耦合效率相對光學(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，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(yīng)該針對給定的應(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，因為前者可以提供更佳的光束質(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，因為這些應(yīng)用與高空間功率密度相關(guān)。

鍍有增透膜的保偏跳線，用于620 - 800納米波長

陰影區(qū)域表示增透膜規(guī)定的波長范圍，與光纖的工作波長范圍(標(biāo)注在圖標(biāo)題上)不同。

模場直徑

設(shè)定在630納米的對準(zhǔn)波長上

針對無終端光纖而設(shè)定

鍍有增透膜的保偏跳線，用于770 - 1050納米波長

陰影區(qū)域表示增透膜規(guī)定的波長范圍，與光纖的工作波長范圍（標(biāo)注在圖標(biāo)題上）不同。

模場直徑

設(shè)定在780納米的對準(zhǔn)波長上

針對無終端光纖而設(shè)定

鍍有增透膜的保偏跳線，用于970 - 1250納米波長

陰影區(qū)域表示增透膜規(guī)定的波長范圍，與光纖的工作波長范圍（標(biāo)注在圖標(biāo)題上）不同。

模場直徑

設(shè)定在980納米的對準(zhǔn)波長上

針對無終端光纖而設(shè)定

鍍有增透膜的保偏跳線，用于1440 - 1620納米

陰影區(qū)域表示增透膜規(guī)定的波長范圍，與光纖的工作波長范圍(標(biāo)注在曲線圖標(biāo)題上)不同。

模場直徑

設(shè)定在1550納米的對準(zhǔn)波長上

針對無終端光纖而設(shè)定