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创新发展:特种光纤的分类和市场前景

2017-03-20 16:07:20 点击数:

  随着光纤逐渐深入信息时代的各个行业,特种光纤的市场正在迅速打开。特种光纤技术具有技术要求高、工艺难度大、与终端用户需求结合紧密的特点,西方企业投入重金研制,并实行技术封锁,部分国家还实行禁运。

特种光纤目前有以下几种:

1、偏振保持单模光纤。偏振光是光波、电磁波、电场振动方向不与传播方向一致的光。线偏振光指光波电场的指向限于某一平面内,只沿一个方向振动的偏振光。

2、单偏振光纤。通过专门设计与制造工艺,使光纤中构成基模的两个线偏振模之一为导模,可低损耗传输。另一个模截止或产生严重泄漏而衰减,使这种光纤的输出光始终只有一种单一的偏振模式的光纤。

3、红外光纤。传递波长为2-4微米中红外波段内的光信号或光能量的光纤。在宽波段内色散很低对辐射的敏感性亦很低。可用于超长距离无中继,超大容量的通信系统、抗辐射通信系统、红外光纤传感器和非线性光学元件、红外能量传输线等。

4、塑料光纤。纤芯为高折射率、包层为低折射率的透明塑料制成的光纤。直径为数十微米至数毫米。在远红外和紫外波段比光学玻璃的透过率大50%,与发光二极管配合使用,可用于传输距离120米以内低速率的光通信系统。

5、耐辐射光纤。用耐辐射材料制作的光纤,可以在核辐射环境中正常工作。一般玻璃光纤受核辐射时会因染色而失去透光能力,含铈的玻璃具有很好的耐辐射能力,用来制做光纤可以获得较好的效果。

  特种光纤作为光纤技术未来发展方向,在各大领域均有极为广泛的用途。特别是可用于光纤传感的保偏光纤、用于光纤激光的掺镱光纤等系列特种光纤近年来发展势头迅猛。

造成光纤衰减的多种原因

 1、造成光纤衰减的主要因素有:本征,弯曲,挤压,杂质,不均匀和对接等。

本征:是光纤的固有损耗,包括:瑞利散射,固有吸收等。

弯曲:光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉,造成损耗。

挤压:光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。

杂质:光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光,造成的损失。

不均匀:光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。

对接:光纤对接时产生的损耗,如:不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm),端面与轴心不垂直,端面不平,对接心径不匹配和熔接质量差等。

当光从光纤的一端射入,从另一端射出时,光的强度会减弱。这意味着光信号通过光纤传播后,光能量衰减了一部分。这说明光纤中有某些物质或因某种原因,阻挡光信号通过。这就是光纤的传输损耗。只有降低光纤损耗,才能使光信号畅通无阻。

 2、光纤损耗的分类

光纤损耗大致可分为光纤具有的固有损耗以及光纤制成后由使用条件造成的附加损耗。具体细分如下:

光纤损耗可分为固有损耗和附加损耗。

固有损耗包括散射损耗、吸收损耗和因光纤结构不完善引起的损耗。

附加损耗则包括微弯损耗、弯曲损耗和接续损耗。

其中,附加损耗是在光纤的铺设过程中人为造成的。在实际应用中,不可避免地要将光纤一根接一根地接起来,光纤连接会产生损耗。光纤微小弯曲、挤压、拉伸受力也会引起损耗。这些都是光纤使用条件引起的损耗。究其主要原因是在这些条件下,光纤纤芯中的传输模式发生了变化。附加损耗是可以尽量避免的。下面,我们只讨论光纤的固有损耗。

固有损耗中,散射损耗和吸收损耗是由光纤材料本身的特性决定的,在不同的工作波长下引起的固有损耗也不同。搞清楚产生损耗的机理,定量地分析各种因素引起的损耗的大小,对于研制低损耗光纤,合理使用光纤有着极其重要的意义。

 3、材料的吸收损耗

制造光纤的材料能够吸收光能。光纤材料中的粒子吸收光能以后,产生振动、发热,而将能量散失掉,这样就产生了吸收损耗。

我们知道,物质是由原子、分子构成的,而原子又由原子核和核外电子组成,电子以一定的轨道围绕原子核旋转。这就像我们生活的地球以及金星、火星等行星都围绕太阳旋转一样,每一个电子都具有一定的能量,处在某一轨道上,或者说每一轨道都有一个确定的能级。距原子核近的轨道能级较低,距原子核越远的轨道能级越高。轨道之间的这种能级差别的大小就叫能级差。当电子从低能级向高能级跃迁时,就要吸收相应级别的能级差的能量。

  在光纤中,当某一能级的电子受到与该能级差相对应的波长的光照射时,则位于低能级轨道上的电子将跃迁到能级高的轨道上。这一电子吸收了光能,就产生了光的吸收损耗。

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