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光纖的那些事（一）

更新時(shí)間：2021-11-12

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光纖，是待測光信號(hào)與光譜儀間的重要橋梁。在我們光信號(hào)的捕捉過程中，扮演著重要角色。因此，如何選擇一根合適的光纖尤為重要。

今天，我們就來聊一聊光纖的那些事。

光纖的來歷

光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，其核心部分由圓柱形玻璃纖芯和包層構(gòu)成，最外層是一種彈性耐磨的護(hù)套保護(hù)層。纖芯的粗細(xì)、纖芯的折射率n1和包層的折射率n2，對光纖的傳光特性有決定性的影響。根據(jù)Snell定律，當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生改變，且滿足下式：

n1sinα1=n2sinα2，

其中α1為入射角，α2為折射角。n1為第一種介質(zhì)的折射率，n2為第二種介質(zhì)的折射率。

當(dāng)α2=90°時(shí)，光線不再進(jìn)入第二種介質(zhì)，當(dāng)入射角再增大時(shí)，光能量將全部返回第一種介質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為全反射。光在光纖中就是以全反射的形式傳播的，正因如此，在制作光纖時(shí)，必須使得纖芯材料的折射率大于包層的折射率。

光纖結(jié)構(gòu)

光纖分解

小身體，大能量

一根小小的光纖，不僅包含了多種結(jié)構(gòu)和種類，還有更多值得探索的知識(shí)。

數(shù)值孔徑NA

光纖的數(shù)值孔徑NA是表示光纖收光能力的一個(gè)物理量，決定了光纖可接收或發(fā)射角度的大小范圍。

其中n為光在空氣中的折射率，α_max為收光角的半角，n₁為纖芯的折射率，n₂為包層的折射率。

海洋光學(xué)大多數(shù)光纖的數(shù)值孔徑NA都為0.22（如下表所示），若光纖處于真空或空氣中，光纖的發(fā)散半角即全反射角為α_max=12.7°（全角大約25.4°）。

波段范圍

不同的波段范圍對應(yīng)不同的纖芯材料，海洋光學(xué)的光纖波段可覆蓋總范圍為180-6000 nm。下圖為海洋光學(xué)光纖及適用波段范圍對照表。

外包材

外包材對光纖主要起保護(hù)作用，在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)不同的測試環(huán)境來選擇不同的光纖外包材料。海洋光學(xué)光纖外包材有硅膠、PVC、不銹鋼等材質(zhì)可定制選擇。

彎曲半徑

光纖的彎曲半徑分為動(dòng)態(tài)彎曲半徑與靜態(tài)彎曲半徑。海洋光學(xué)的光纖動(dòng)態(tài)彎曲半徑一般不得小于外徑的200倍。靜態(tài)彎曲半徑一般不得小于外徑的400倍。

LTBR（靜態(tài)彎曲半徑）：存放條件下的最小彎曲半徑

STBR（動(dòng)態(tài)彎曲半徑）：使用或者操作時(shí)的最小彎曲半徑

分叉光纖

海洋光學(xué)分叉光纖有Splitter及BIF兩款。Splitter分叉光纖由三根光纖組成一邊兩根光纖，一邊一根光纖，中間由耦合器連接。BIF光纖由兩根光纖組成。公共端為兩根光線并列的光纖，另一端是兩根光纖分為兩路，兩輸出端的光纖長度可一致也可不一致。