產(chǎn)品介紹

Thorlabs光纖部分反射器

Thorlabs的光纖部分反射器設(shè)計(jì)用于將部分入射光向后反射回到輸入端，同時(shí)將剩下的光透射出輸出端。鍍分束膜的跳線利用一個(gè)接頭端面的分束鍍膜反射，非常適用于光纖到自由空間的應(yīng)用，而嵌入式部分反射器利用內(nèi)部的反射鍍膜，非常適用于全光纖應(yīng)用。

光纖跳線，鍍分束膜

Single Mode or Multimode Fiber Optic 50:50 Partial Reflector

Coating Ranges from 1260 - 1620 nm

FC/PC or FC/APC Connectors

Thorlabs光纖部分反射器?特性

單?；蚨嗄９饫w部分反射器

鍍膜一端對于1260 - 1620納米的波長可以實(shí)現(xiàn)48 ± 2%的反射率

適合用于高功率為300毫瓦的激光

提供帶有FC/PC或FC/APC接頭的單模分束器

接線長1米

Thorlabs公司的光纖部分反射器可以在光纖中將1260 - 1620納米波長的光波反射48 ± 2%（請參看右圖）。透射光從鍍膜接頭中出射，而反射光則直接返回光纖當(dāng)中。其部分反射末端用一個(gè)光滑的黑色護(hù)套進(jìn)行標(biāo)記，并標(biāo)有部件號（請參看上圖）。鍍膜末端用于自由空間應(yīng)用（即準(zhǔn)直），如果與其它接頭末端接觸會損壞鍍膜。當(dāng)該反射器與一個(gè)光纖環(huán)形器偶合時(shí)，它可以作為分束裝置，并且不需要將光束偶合到自由空間中，這樣就不需要使用非偏振分束立方體（請參看應(yīng)用標(biāo)簽了解更多細(xì)節(jié)）。

這些反射器接有后長1米的光纖，可以是單模（SM）或多模（MM）光纖。SM部分反射器帶有FC/PC或FC/APC接頭。由于部分反射末端的插芯經(jīng)過鍍膜處理，因此我們建議將該光纖末端與一個(gè)光纖準(zhǔn)直器配合使用。鍍膜接頭末端不應(yīng)該與匹配套管一起使用，這樣會對鍍膜造成損壞。對于全光纖應(yīng)用，請看我們的嵌入式部分反射器。

每一個(gè)跳線都包含兩個(gè)保護(hù)帽用來隔離灰塵和臟物。額外用于FC/PC和FC/APC接頭的CAPF塑料光纖帽和CAPFM金屬螺紋光纖帽可以單獨(dú)購買。

跳線可以通過匹配套管進(jìn)行偶合，它可以將后向反射小化，并保證光纖的可連接末端之間能夠有效對準(zhǔn)。它們很實(shí)用與這些光纖的未鍍膜接頭配合使用。我們還提供10:90、30:70、70:30和90:10的定制反射：透射鍍膜。請聯(lián)系Thorlabs公司的技術(shù)支持探討更多定制選項(xiàng)。

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?yàn)榭赡軙p壞增透膜涂層。

這些光纖部分反射器上的鍍膜接頭可以通過光滑的黑色護(hù)套進(jìn)行辨認(rèn)。

50:50光纖部分反射器的反射率

應(yīng)用

光纖部分反射器在產(chǎn)生諸如非偏振分束器、激光諧振腔和干涉儀等各種器件時(shí)十分有效。這些光纖反射器可以將48 ± 2%的光反射回光纖中，同時(shí)讓剩余的光從鍍膜接頭出射。該特性在非偏振分束器尤為有效，可以讓用戶在自由空間偶合時(shí)不需要使用非偏振分束立方體就可以對光源進(jìn)行分光。圖1顯示了由一個(gè)光纖環(huán)形器和一個(gè)光纖部分反射器構(gòu)成的這種簡單裝置。其中，光從環(huán)形器的端口1入射，部分反射器偶合到端口2上。輸入光從端口1傳遞到端口2；這時(shí)，大約50%的光從鍍膜末端出射，剩余的光束將被反射回光纖中，并從端口3出射。

圖1：全光纖非偏振分束器

圖2：一個(gè)用部分反射器構(gòu)成的全光纖法布里-珀羅涉儀

圖2顯示了這些器件如何用于構(gòu)建光纖激光器的實(shí)例。其中，一個(gè)光纖后向反射器置于摻餌光纖的末端，讓光朝著入射光方向反射回光纖中。用一個(gè)WDM將輸入和激光輸出光束導(dǎo)向適當(dāng)?shù)墓饴分?，輸出光路中的部分反射器為激光諧振腔提供反饋信號。

多模光纖教程

在光纖中引導(dǎo)光

光纖屬于光波導(dǎo)，光波導(dǎo)是一種更為廣泛的光學(xué)元件，可以利用全內(nèi)反射(TIR)在固體或液體結(jié)構(gòu)中限制并引導(dǎo)光。光纖通?？梢栽诒姸鄳?yīng)用中使用；常見的例子包括通信、光譜學(xué)、照明和傳感器。

比較常見的玻璃(石英)纖維使用一種稱之為階躍折射率光纖的結(jié)構(gòu)，如右圖所示。這種光纖的纖芯由一種折射率比外面包層高的材料構(gòu)成。在光纖中以臨界角入射時(shí)，光會在纖芯/包層界面產(chǎn)生全反射，而不會折射到周圍的介質(zhì)中。為了達(dá)到TIR的條件，發(fā)射到光纖中入射光的角度必須小于某個(gè)角度，即接收角，θ_acc。根據(jù)斯涅耳定律可以計(jì)算出這個(gè)角：

其中，n_core為纖芯的折射率，n_clad為光纖包層的折射率，n為外部介質(zhì)的折射率，θ_crit為臨界角，θ_acc為光纖的接收半角。數(shù)值孔徑(NA)是一個(gè)無量綱量，由光纖制造商用來確定光纖的接收角，表示為：

對于芯徑(多模)較大的階躍折射率光纖，使用這個(gè)等式可以直接計(jì)算出NA。NA也可以由實(shí)驗(yàn)確定，通過追蹤遠(yuǎn)場光束分布并測量光束中心與光強(qiáng)為大光強(qiáng)5%的點(diǎn)之間的角度即可；但是，直接計(jì)算NA得出的值更為準(zhǔn)確。

光纖的全內(nèi)反射

光纖中的模式數(shù)量

光在光纖中傳播的每種可能路徑即為光纖的導(dǎo)模。根據(jù)纖芯/包層區(qū)域的尺寸、折射率和波長，單光纖內(nèi)可支持從一種到數(shù)千種模式。而其中常使用兩種為單模(支持單導(dǎo)模)和多模(支持多種導(dǎo)模)。在多模光纖中，低階模傾向于在空間上將光限制在纖芯內(nèi)；而高階模傾向于在空間上將光限制在纖芯/包層界面的附近。

使用一些簡單的計(jì)算就可以估算出光纖支持的模(單?；蚨嗄?的數(shù)量。歸一化頻率，也就是常說的V值，是一個(gè)無量綱的數(shù)，與自由空間頻率成比例，但被歸為光纖的引導(dǎo)屬性。V值表示為：

其中V為歸一化頻率(V值)，a為纖芯半徑，λ為自由空間波長。多模光纖的V值非常大；例如，芯徑為Ø50 µm、數(shù)值孔徑為0.39的多模光纖，在波長為1.5 µm時(shí)，V值為40.8。

對于具有較大V值的多模光纖，可以使用下式近似計(jì)算其支持的模式數(shù)量：

上面例子中，芯徑為Ø50 µm、NA為0.39的多模光纖支持大約832種不同的導(dǎo)模，這些?？梢酝瑫r(shí)穿過光纖。

單模光纖V值必須小于截止頻率2.405，這表示在這個(gè)時(shí)候，光只耦合到光纖的基模中。為了滿足這個(gè)條件，單模光纖的纖芯尺寸和NA要遠(yuǎn)小于同波長下的多模光纖。例如SMF-28超單模光纖的標(biāo)稱NA為0.14，芯徑為Ø8.2 µm，在波長為1550
nm時(shí)，V值為2.404。

衰減來源

光纖損耗，也稱之為衰減，是光纖的特性，可以通過量化來預(yù)測光纖裝置內(nèi)的總透射功率損耗。這些損耗來源一般與波長相關(guān)，因光纖的使用材料或光纖的彎曲等而有所差異。常見衰減來源的詳情如下：

吸收標(biāo)準(zhǔn)光纖中的光通過固體材料引導(dǎo)，因此，光在光纖中傳播會因吸收而產(chǎn)生損耗。標(biāo)準(zhǔn)光纖使用熔融石英制造，經(jīng)優(yōu)化可在波長1300 nm-1550 nm的范圍內(nèi)傳播。波長更長(>2000
nm)時(shí)，熔融石英內(nèi)的多聲子相互作用造成大量吸收。使用氟化鋯、氟化銦等氟氧物玻璃制造中紅外光纖，主要是因?yàn)樗鼈兲幱谶@些波長范圍時(shí)損耗較低。氟化鋯、氟化銦的多聲子邊分別為~3.6 µm和~4.6 µm。

光纖內(nèi)的污染物也會造成吸收損耗。其中一種污染物就是困在玻璃纖維中的水分子，可以吸收波長在1300 nm和2.94 µm的光。由于通信信號和某些激光器也是在這個(gè)區(qū)域里工作，光纖中的任意水分子都會明顯地衰減信號。

玻璃纖維中離子的濃度通常由制造商控制，以便調(diào)節(jié)光纖的傳播/衰減屬性。例如，石英中本來就存在羥基(OH-)，可以吸收近紅外到紅外光譜的光。因此，羥基濃度較低的光纖更適合在通信波長下傳播。而羥基濃度較高的光纖在紫外波長范圍時(shí)有助于傳播，因此，更適合對熒光或UV-VIS光譜學(xué)等應(yīng)用感興趣的用戶。

散射對于大多數(shù)光纖應(yīng)用來說，光散射也是損耗的來源，通常在光遇到介質(zhì)的折射率發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生。這些變化可以是由雜質(zhì)、微?；驓馀菀鸬耐庠谧兓灰部梢允怯刹Ａ芏鹊牟▌?、成分或相位態(tài)引起的內(nèi)在變化。散射與光的波長呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此，在光譜中的紫外或藍(lán)光區(qū)域等波長較短時(shí)，散射損耗會比較大。使用恰當(dāng)?shù)墓饫w清潔、操作和存儲存步驟可以盡可能地減少光纖*的雜質(zhì)，避免產(chǎn)生較大的散射損耗。

彎曲損耗因光纖的外部和內(nèi)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。

宏彎損耗一般與光纖的物理彎曲相關(guān)；例如，將其卷成圈。如右圖所示，引導(dǎo)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(shí)，在彎曲外半徑的光不能在不超過光速時(shí)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(shí)，與彎曲相關(guān)的損耗會比較??；但彎曲半徑小于光纖的推薦彎曲半徑時(shí)，彎曲損耗會非常大。光纖可以在彎曲半徑較小時(shí)進(jìn)行短時(shí)間工作；但如果要長期儲存，彎曲半徑應(yīng)該大于推薦值。使用恰當(dāng)?shù)膬Υ鏃l件(溫度和彎曲半徑)可以降低對光纖造成損傷的幾率；FSR1光纖纏繞盤設(shè)計(jì)用來大程度地減少高彎曲損耗。

微彎損耗由光纖的內(nèi)部幾何，尤其是纖芯和包層發(fā)生變化而產(chǎn)生。光纖結(jié)構(gòu)中的這些隨機(jī)變化(即凸起)會破壞全內(nèi)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(shí)在光纖內(nèi)造成的缺陷而產(chǎn)生。

宏彎損耗造成的衰減

微彎損耗造成的衰減

包層模雖然多模光纖中的大多數(shù)光通過纖芯內(nèi)的TIR引導(dǎo)，但是由于TIR發(fā)生在包層與涂覆層/保護(hù)層的界面，在纖芯和包層內(nèi)引導(dǎo)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(qiáng)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(shí)，它們就是損耗的來源。通過接頭連接兩個(gè)光纖時(shí)包層模會消失，因?yàn)樗鼈儾荒茉诠饫w之間輕松耦合。

由于包層模對光束空間輪廓的影響，有些應(yīng)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(shí)，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(dǎo)的光。

入纖方式

多模光纖未充滿條件對于在NA較大時(shí)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(shí)，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(shí)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(jìn)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(shí)就出現(xiàn)了過滿的情況。實(shí)現(xiàn)這種條件的一個(gè)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(shí)會將整個(gè)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(jìn)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(yīng)用的要求。如需測量多模光纖的基準(zhǔn)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(shí)輸出功率更大；而長距離(>10 - 20 m)時(shí)，對衰減較為敏感的高階模會消失。

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(shí))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(xiǎn)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(shí)際安全水平"該，以安全操作相關(guān)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(shí)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(shí)，光會入射到這個(gè)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

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(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)?。這樣，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)。

單模50:50部分反射器

a.     所有規(guī)格都基于無端接頭的光纖數(shù)據(jù)

b.     這些光纖上使用的部分反射率鍍膜專為1260 - 1620 nm的波長而設(shè)計(jì)。本跳線中所用的SMF-28 Ultra光纖的工作波長范圍是1260 - 1625 nm

c.     模場直徑（MFD）是標(biāo)稱計(jì)算值，在工作波長下通過典型NA值和光纖的截止波長進(jìn)行估算

多模50:50部分反射器

a.     所有規(guī)格數(shù)據(jù)都基于未端接光纖

b.     這些光纖上采用的部分反射鍍膜設(shè)計(jì)用于1260 - 1620納米的波長。盡管光纖的工作波長范圍為400 - 2400納米，但該鍍膜限制了部分反射器的工作波長范圍。

嵌入式部分反射器

·         Partial Reflectors with     Internal Reflective Coating

·         1450 nm - 1650 nm     Wavelength Range

·         67:33 or 10:90 Reflection     Ratio (R:T)

·         Available with FC/PC or     FC/APC Connectors

特性

·         部分反射器，用于嵌入式光纖應(yīng)用

·         內(nèi)部鍍有反射膜，反射率(R:T)為67:33或10:90

·         波長范圍1450 nm - 1650     nm

·         提供具有2.0 mm窄鍵FC/PC或FC/APC接頭的版本

Thorlabs的嵌入式部分反射器用于反射部分輸入光；即一部分光反射回到輸入端，而另一部分則透射到輸出端。通過分離輸入光，然后利用里面鍍的反射膜，將光引回輸入端。與我們的鍍分束膜的光纖跳線不同，它的接頭端都未鍍膜；因此，這些部分反射器可以連接到其他光纖跳線，*實(shí)現(xiàn)嵌入式操作。與單模光纖環(huán)形器一起使用時(shí)，這些反射器可以作為全光纖分束裝置(請看應(yīng)用標(biāo)簽)，非常適合往返延遲計(jì)時(shí)等應(yīng)用。

這些部分反射器的單模波長范圍為1450 nm - 1650 nm，反射率為67:33或10:90。反射率(R：T)是指反射光與透射光之比，不包括由于吸收而在裝置中損失的光。白色端口用作輸入端；請注意，這些部分反射器不能反方向使用。庫存提供的部分反射器帶有FC/PC或FC/APC接頭，如下表所示。光纖引線包裹在Ø900 µm Hytrel^®套管中，引線長為0.8 m。我們也提供具有其他波長、光纖類型或R:T 比的自定義配置；詳情請聯(lián)系技術(shù)支持。

每個(gè)部分反射器包含兩個(gè)防護(hù)蓋，可以防止插芯端受到灰塵或其他損害。其他用于FC/PC-和FC/APC-端的CAPF塑料防塵蓋和CAPFM金屬螺紋防塵蓋單獨(dú)出售。我們也提供匹配套管，可以耦合光纖跳線，大程度減少背向反射，確保帶接頭的纖芯準(zhǔn)確對準(zhǔn)。

應(yīng)用

全光纖分束

部分反射器可用于制造多種裝置，比如分束器、激光腔和干涉儀。這些光纖將部分光反射回光纖，將剩下的光透射到輸出光纖接頭。

這種特性尤其適合制造全光纖分束器；用戶使用分束立方，且無需自由空間耦合，就可以使光分束。圖 1展現(xiàn)了由光纖環(huán)形器和部分反射器組成的簡單裝置。光從環(huán)形器的Port 1輸入，通過部分反射器耦合到Port 2。輸入光從Port 1耦合到Port 2；大約有33%的光通過光纖輸出端透射，剩下的光返回到輸入端，被環(huán)形器引導(dǎo)Port 3。

圖 1：全光纖分束裝置

反射率(R：T)67:33

a.    所有值的測量條件為在室溫環(huán)境下，帶寬范圍內(nèi)，以白色端作為輸入端，且?guī)Ы宇^。

b.    在白色端的總反射輸出

c.    在紅色端的總透射輸出

d.    反射輸出與透射輸出之比

e.    根據(jù)要求可提供其他光纖類型；詳情請聯(lián)系技術(shù)支持。

反射率(R：T)10:90

a.    所有值的測量條件為在室溫環(huán)境下，帶寬范圍內(nèi)，以白色端作為輸入端，且?guī)Ы宇^。

b.    在白色端的總反射輸出

c.    在紅色端的總透射輸出

d.    反射輸出與透射輸出之比

e.    根據(jù)要求可提供其他光纖類型；詳情請聯(lián)系技術(shù)支持。

損傷的光纖端面