Типы оптических волокон Thorlabs
Оптическое волокно состоит из трех основных частей, обозначенных на рисунке снизу. Свет распространяется по сердцевине из стекла или пластика. Большие размеры сердцевины позволяют большему количеству света или пучку с большим диаметром проникать в волокно. Числовая апертура (NA) сердцевины определяет диапазон углов падения световых лучей в волокно, которые продолжат распространяться в волокне. Оболочка не позволяет свету выходить из сердцевины и поглощаться остальной частью кабеля. Покрытие защищает сердцевину и оболочку и обеспечивает прочность волокна.
Когда оптоволокно производится для кабеля следующим слоем является из материала, например, кевлар, который обеспечивает прочность кабеля и помогает предотвратить повреждения из-за напряжения. Затем вся конструкция заключается во внешнюю оболочку. Эта внешняя оболочка также обеспечивает дополнительную защиту и добавляет прочности волокну. Оболочка обычно окрашена так, чтобы пользователю было легче определить, какой тип оптического волокна находится в кабеле.
Компания Thorlabs следует промышленному стандарту окраски внешних оболочек. Желтая оболочка используется для одномодовых (SM) волокон, оранжевая для многомодовых (MM) волокон и синяя для волокон с сохранением состояния поляризации (PM). Нестандартные соединительные кабели, изготавливаемые по запросу производятся с любым сочетанием цвет / волокно.
Выбор волокна
Thorlabs предлагает четыре основных типа волокон: одномодовое (SM), многомодовое (MM), с сохранением состояния поляризации (PM) и легированное. Каждый тип волокна подробно описан ниже. С полным ассортиментом оптоволокон Thorlabs можно ознакомиться по ссылке: Оптоволокна и оптоволоконные кабели
Контроль качества волокон на производстве Thorlabs
Одномодовое волокно (SM)
Одномодовое волокно имеет небольшие размеры сердцевины, которые позволяют только одной моде, или лучу, распространяться по волокну. Мода определяет, как свет распространяется в пространстве. Свет распространяется вдоль оси волокна по одной моде (см. анимацию снизу). В одномодовом волокне волны распространяются по одной моде, но с разной частотой. Этот тип волокна полезен в ситуациях, когда необходимо сохранить неизменным падающий в волокно световой импульс на больших расстояниях. Одномодовое волокно имеет высокую пропускную способность и низкую модовую дисперсию. С полным ассортиментом одномодовых волокон Thorlabs можно ознакомиться здесь: Одномодовые оптические волокна.
Распространение света в одномодовом волокне
Фоточувствительные одномодовые волокна
Фоточувствительное одномодовое волокно предназначено для обеспечения высокой чувствительности к ультрафиолетовому излучению. Эти волокна обеспечивают меньшие потери нас тыке, чем стандартные одномодовые волокна, и подходят для широкого спектра применений. Для получения дополнительной информации об одномодовых фоточувствительных волокнах Thorlabs, перейдите по ссылке: Одномодовые фоточувствительные волокна
Многомодовые волокна (MM)
Большие диаметры сердцевины многомодового волокна (MM) допускают распространение более одной моды. Свет не только распространяется вдоль оси волокна, как в одномодовом волокне, но и отклоняется от оси к оболочке (см. анимацию ниже). Полное внутреннее отражение, которое происходит на границе сердцевины и оболочки, отражает свет обратно к оси волокна. Многомодовое волокно имеет более высокую числовую апертуру NA и большие размеры сердцевины, чем одномодовое волокно, что позволяет собирать большие световые лучи при больших углах падения. Многомодовое волокно имеет более низкую полосу пропускания, чем одномодовое волокно, и подвержено модовой дисперсии.
Модовая дисперсия — это искажение падающего светового импульса, вызванное тем, что скорость распространения различных мод не одинаковая. Из-за «зигзагообразного» пути, по которому распространяются моды в волокне, модам высших порядков требуется больше времени для достижения конца волокна, чем модам, которые распространяются близко к оптической оси. Когда все моды, как быстрые, так и медленные, снова объединяются в один луч на другом конце волокна, импульс расширяется.
Существует два основных типа многомодовых волокон: со ступенчатым показателем преломления и с градиентным показателем преломления. Сердцевина в волокне со ступенчатым показателем преломления имеет равномерный показатель преломления. Наблюдается резкое снижение показателя преломления на границе сердцевины и оболочки, где показатель преломления оболочки ниже, чем у сердечника. Это приводит к тому, что моды движутся по волокну по зубчатой траектории (см. анимацию снизу). Ступенчатое волокно обычно изготавливают путем легирования волокна другим материалом.
Распространение света в многомодовом ступенчатом волокне
Показатель преломления сердцевины в градиентном волокне плавно уменьшается с увеличением расстояния до центра сердечника. Это не приводит к резкому изменению показателя преломления на границе раздела сердцевина-оболочка. Более плавный переход заставляет моды двигаться по синусоидальным траекториям по волокну (см. анимацию снизу). Волокна с градиентным показателем преломления имеют гораздо более низкую модовую дисперсию, чем ступенчатые волокна. Параболический волновой профиль мод непрерывно перефокусирует лучи. Те лучи, которые движутся вдоль оси волокна, движутся гораздо медленнее, чем те, которые движутся по синусоидальной траектории из-за различий в показателе преломления. Результирующий импульс менее расширен и очень близок по профилю к падающему.
Распространение света в многомодовом градиентном волокне
С полным ассортиментом многомодовых волокон Thorlabs можно ознакомиться здесь: Многомодовые оптические волокна
Многомодовые волокна, устойчивы к УФ излучению
Устойчивое к солнечному излучению многомодовое волокно демонстрирует впечатляющие рабочие характеристики и передачу от ультрафиолетового до инфракрасного (от 180 до 1150 нм) диапазона. Обладая исключительной стойкостью к УФ-излучению по сравнению со стандартными волокнами, эти многомодовые волокна идеально подходят для использования в таких областях, как спектроскопия для анализа загрязнений и химической обработки, УФ-фотолитография и медицинская диагностика. Полиимидное покрытие позволяет использовать это волокно при температуре до 300 ° C. Для получения дополнительной информации об этих волокнах Thorlabs перейдите по ссылке: Многомодовые волокна устойчивые к УФ
Волокно с сохранением состояния поляризации (PM)
Поляризация падающего света сохраняется во время распространения по PM волокну. Существует много типов волокон с сохранением состояния поляризации, но все они работают одинаково: напряжение в сердцевине создается через стержни в оболочке. Thorlabs предлагает два типа волокон с сохранением состояния поляризации: тип PANDA и тип Bow-Tie. Типы названы по форме силовых стержней, встроенных в волокно (см. рисунок снизу). Волокно с сохранением состояния поляризации используется в оптическом зондировании, интерферометрии и квантовом распределении ключей. Оно также часто встречается в телекоммуникационных приложениях, соединяющих лазерный источник и модулятор. Волокно с сохранением состояния поляризации имеет более высокое затухание, чем одномодовое и многомодовое.
Типы волокна с сохранением состояния поляризации
Важно отметить, что волокно с сохранением состояния поляризации не поляризует падающий свет; оно просто поддерживает существующую поляризацию света, которая сохраняется благодаря напряжению стержней. Волоконный ключ выравнивается во время производственного процесса для обеспечения высокого качества выходного сигнала, о чем свидетельствует коэффициент ослабления поляризации (PER). Высокое значение коэффициента ослабления поляризации указывает на то, что поляризация входящего в волокно света, и выходящего из него почти не изменилась.
Ознакомиться с ассортиментом волокон Thorlabs с сохранением состояния поляризации можно по ссылке: Поляризационно-стабилизированные волокна
Легированное волокно
Легированное эрбием одномодовое волокно
Широкий ассортимент высоколегированных эрбиевых волокон подходит для волоконных лазеров и усилителей, работающих в диапазоне длин волн от 1530 до 1610 нм. Эти волокна используются во многих приложениях, начиная с телекоммуникационных усилителей (EDFA) и заканчивая мощными усилителями PON / CATV и усилителями с ультракороткими импульсами, используемыми в приборостроении, промышленности и медицине. С ассортиментом легированных эрбием волокон Thorlabs можно ознакомиться здесь: Эрбиевые волокна.
Легированное иттербием многомодовое волокно
Thorlabs предлагает современные оптические волокна, легированные иттербием, для оптических усилителей, источников света усиленного спонтанного излучения (ASE) и мощных импульсных и непрерывных волоконно-оптических лазеров. Эти волокна изготовлены с использованием новейших технологий производства легированного волокна. С полным ассортиментом волокон Thorlabs, легированных иттербием можно ознакомиться здесь: Многомодовые волокна, легированные иттербием
Волокно с сохранением состояния поляризации, легированное иттербием
Волокна Thorlabs с сохранением состояния поляризации, легированные иттербием, изготавливаются с использованием новейших технологий. Эти волокна обладают высоким двулучепреломлением, низким нелинейным эффектом и низким светозатемнением. Подробнее: PM волокна, легированные иттербием
Пассивное волокно с двойной оболочкой
Пассивное волокно Thorlabs с большой площадью моды (LMA) согласовано с диаметром сердцевины и числовой апертурой активного волокна, чтобы поддерживать превосходное качество луча во всех волоконных лазерах или системах усилителей. Внешний диаметр наружной оболочки предназначен для «округления» формы активных волокон, благодаря чему достигаются низкие потери при передаче излучения от пассивных к активным волокнам. Пассивные волокна покрыты фторакрилатом с низким показателем преломления, позволяющим накачивать через них активные волокна. Пассивные волокна с двойной оболочкой
