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光纤实验技术

2020/2/23 21:41:29      点击:

光纤,关于一位从事光学研究的人并不陌生,如果能够掌握一些光纤试验技术,对完成自己的试验是有很帮助的!今天,咱们总结了一些常用的光纤知识,以及常用的光纤试验组件,这些知识也是在笔者自己做试验中摸索总结学习得到的,希望对大家的试验有所帮助。

光纤的结构

光纤的典型结构是多层同轴圆柱体,由内而外依次为:纤芯,包层和涂敷层的三层结构,纤芯用于传达光,包层反射光,涂敷层起保护作用,如下图显现:

光之所以只能够在光纤的纤芯内传达,是因为全反射,纤芯的折射率要比包层的折射率大。而且,纤芯的巨细通常从几个um~100um左右,单模光纤的纤芯不到10um,可想而知,每次调理光纤耦合是有多困难了。

光纤的分类

光纤的主要成分是高纯度的二氧化硅,如果在石英中掺入折射率高于石英的掺杂剂,就可以制作光纤的纤芯。同样,如果在石英中掺入折射率低于石英的掺杂剂,就可以作为包层材料。

按照折射率分布,可以分为3类:突变型多模光纤,渐变型多模光纤和单模光纤。

突变型多模光纤

纤芯折射率为 n1保持不变,到包层俄然变为n2。这种光纤通常纤芯直径2a=50~80μm,光线以折线形状沿纤芯基地轴线方向传达,特点是信号畸变大。

渐变型多模光纤

在纤芯基地折射率最大为n1,沿径向r向外围逐渐变小,直到包层变为n2。这种光纤通常纤芯直径2a为50μm,光线以正弦形状沿纤芯基地轴线方向传达,特点是信号畸变小。

突变型单模光纤

折射率分布和突变型光纤相似,纤芯直径只有8~10μm,光线以直线形状沿纤芯基地轴线方向传达。因为这种光纤只能传输一个模式(只传输主模),所以称为单模光纤,其信号畸变很小。

大家可能觉得很奇怪,为什么单模光是沿着直线形状传达? 因为单模光的发散角很小,而多模光的发散角比较大,所以单模光是近似沿着直线形状传达。