Thorlabs阶跃折射率多模光纤，数值孔径0.10
- 产品型号：
- 更新时间：2023-12-19
- 产品介绍：Thorlabs阶跃折射率多模光纤，数值孔径0.10具有加强型涂覆层材料，不仅可以保护光纤，还能长期保证性能与可靠性。双层丙烯酸酯材料用来强化数值孔径低、纤芯较细的光纤，减少微弯处的损失。此外，涂层易于剥离，不会留下残留物。每根光纤具有j佳的耐用性和传输时间的稳定性。这些光纤可与我们所有纤芯Ø125 μm的多模接头配合使用，也可用于包层为Ø125 µm光纤的光纤元件。
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产品介绍
| 品牌 | Thorlabs | 价格区间 | 面议 |
|---|---|---|---|
| 组件类别 | 光学元件 | 应用领域 | 电子 |
Thorlabs阶跃折射率多模光纤，数值孔径0.10
Thorlabs阶跃折射率多模光纤，数值孔径0.10特性
波长范围：
FG010LDA：400-550 nm和700-1000 nm
FG025LJA：400-550 nm和700-1400 nm
FG105LVA：400-2100 nm
纤芯Ø10 µm、Ø25 µm或Ø105 µm
纯石英纤芯，包层掺氟
双丙烯酸酯涂料
Thorlabs 0.10 NA多模光纤具有加强型涂覆层材料，不仅可以保护光纤，还能长期保证性能与可靠性。双层丙烯酸酯材料用来强化数值孔径低、纤芯较细的光纤，减少微弯处的损失。此外，涂层易于剥离，不会留下残留物。每根光纤具有佳的耐用性和传输时间的稳定性。这些光纤可与我们所有纤芯Ø125 μm的多模接头配合使用，也可用于包层为Ø125 µm光纤的光纤元件。
0.10 NA Multimode Fibers | ||||
Item # | Core Size | Cladding Size | Coating Size | Min. Bend Radius |
FG010LDA | Ø10 µm ± 3.0 µm | Ø125 ± 2.0 µm | Ø245 ± 10 µm | 120 x Cladding Diameter / 240 x Cladding Diameter |
FG025LJA | Ø25 µm ± 3.0 µm | |||
FG105LVA | Ø105 µm ± 3.0 µm | Ø250 ± 10 µm | ||
根据光纤故障统计分析，建议安装过程中的几何应力达到检测水平的 。
根据光纤故障统计分析，建议几何应力达到检测水平的50%
Stock Patch Cables Available with These 0.10 NA MM Fibers | |||
Item # | Fiber Used | Description | Length |
M65 | FG010LDA | SMA905 to SMA905 | 1 or 2 m |
M64 | FC/PC to FC/PC | 1 or 2 m | |
M23 | FC/PC to SMA905 | 1 m | |
M68 | FG025LJA | SMA905 to SMA905 | 1 or 2 m |
M67 | FC/PC to FC/PC | 1 or 2 m | |
M39 | FC/PC to SMA905 | 1 m | |
M96 | FG105LVA | SMA905 to SMA905 | 1 or 2 m |
M94 | FC/PC to FC/PC | 1 or 2 m | |
M100 | FC/PC to SMA905 | 1 m | |
Alternate Numerical Aperture Step-Index Fibers | |||
0.10 NA High-Power,Small-Core Fibers | 0.22 NA High- andLow-OH Fibers | 0.39 NA High- andLow-OH Fibers | 0.48/0.50 NA High- andLow-OH Fibers |
规格
Item # | FG010LDA | FG025LJA | FG105LVA |
Optical Specifications | |||
Wavelength Range | 400 - 550 nm and 700 - 1000 nm | 400 - 550 nm and 700 - 1400 nm | 400 - 2100 nm |
Numerical Aperture | 0.100 ± 0.015 | ||
Core Index | Proprietarya | ||
Cladding Index | Proprietarya | ||
Geometric Specifications | |||
Core Diameter | 10 ± 3.0 µm | 25 ± 3.0 µm | 105 ± 3.0 µm |
Cladding Diameter | 125 ± 2.0 μm | ||
Coating Diameter | 245 ± 10 μm | 250 ± 10 μm | |
Core/Clad Concentricity | < 1.0 μm | ||
Other Specifications | |||
Coating | Two-Layer Acrylate | ||
Minimum Bend Radius | 120 x Cladding Diameter / 240 x Cladding Diameter | ||
Operating Temperature | -60 to 85 °C | -40 to 85 °C | |
Proof Test | ≥100 kpsi | ||
a. 请恕不能提供zhuan利信息。
b. 根据光纤故障统计分析，建议安装过程中的几何应力达到检测水平的。
c. 根据光纤故障统计分析，建议几何应力达到检测水平的50%
损伤阀值
激光诱导的光纤损伤
以下教程详述了无终端(裸露的)、有终端光纤以及其他基于激光光源的光纤元件的损伤机制，包括空气-玻璃界面(自由空间耦合或使用接头时)的损伤机制和光纤玻璃内的损伤机制。诸如裸纤、光纤跳线或熔接耦合器等光纤元件可能受到多种潜在的损伤(比如，接头、光纤端面和装置本身)。光纤适用的大功率始终受到这些损伤机制的小值的限制。
虽然可以使用比例关系和一般规则估算损伤阈值，但是，光纤的损伤阈值在很大程度上取决于应用和特定用户。用户可以以此教程为指南，估算大程度降低损伤风险的安全功率水平。如果遵守了所有恰当的制备和适用性指导，用户应该能够在的大功率水平以下操作光纤元件；如果有元件并未大功率，用户应该遵守下面描述的"实际安全水平"该，以安全操作相关元件。可能降低功率适用能力并给光纤元件造成损伤的因素包括，但不限于，光纤耦合时未对准、光纤端面受到污染或光纤本身有瑕疵。关于特定应用中光纤功率适用能力的深入讨论，请联系技术支持techsupport-cn@thorlabs.com。
Quick Links |
Damage at the Air / Glass Interface |
Intrinsic Damage Threshold |
Preparation and Handling of Optical Fibers |
空气-玻璃界面的损伤
空气/玻璃界面有几种潜在的损伤机制。自由空间耦合或使用光学接头匹配两根光纤时，光会入射到这个界面。如果光的强度很高，就会降低功率的适用性，并给光纤造成性损伤。而对于使用环氧树脂将接头与光纤固定的终端光纤而言，高强度的光产生的热量会使环氧树脂熔化，进而在光路中的光纤表面留下残留物。
损伤的光纤端面
未损伤的光纤端面
裸纤端面的损伤机制
光纤端面的损伤机制可以建模为大光学元件，紫外熔融石英基底的工业标准损伤阈值适用于基于石英的光纤(参考右表)。但是与大光学元件不同，与光纤空气/璃界面相关的表面积和光束直径都非常小，耦合单模(SM)光纤时尤其如此，因此，对于给定的功率密度，入射到光束直径较小的光纤的功率需要比较低。
右表列出了两种光功率密度阈值：一种理论损伤阈值，一种"实际安全水平"。一般而言，理论损伤阈值代表在光纤端面和耦合条件非常好的情况下，可以入射到光纤端面且没有损伤风险的大功率密度估算值。而"实际安全水平"功率密度代表光纤损伤的低风险。超过实际安全水平操作光纤或元件也是有可以的，但用户必须遵守恰当的适用性说明，并在使用前在低功率下验证性能。
多模(MM)光纤的有效面积由纤芯直径确定，一般要远大于SM光纤的MFD值。如要获得佳耦合效果，Thorlabs建议光束的光斑大小聚焦到纤芯直径的70 - 80%。由于多模光纤的有效面积较大，降低了光纤端面的功率密度，因此，较高的光功率(一般上千瓦的数量级)可以无损伤地耦合到多模光纤中。
Estimated Optical Power Densities on Air / Glass Interfacea | ||
Type | Theoretical Damage Thresholdb | Practical Safe Levelc |
CW(Average Power) | ~1 MW/cm2 | ~250 kW/cm2 |
10 ns Pulsed(Peak Power) | ~5 GW/cm2 | ~1 GW/cm2 |
所有值针对无终端(裸露)的石英光纤，适用于自由空间耦合到洁净的光纤端面。
这是可以入射到光纤端面且没有损伤风险的大功率密度估算值。用户在高功率下工作前，必须验证系统中光纤元件的性能与可靠性，因其与系统有着紧密的关系。
这是在大多数工作条件下，入射到光纤端面且不会损伤光纤的安全功率密度估算值。
插芯/接头终端相关的损伤机制
有终端接头的光纤要考虑更多的功率适用条件。光纤一般通过环氧树脂粘合到陶瓷或不锈钢插芯中。光通过接头耦合到光纤时，没有进入纤芯并在光纤中传播的光会散射到光纤的外层，再进入插芯中，而环氧树脂用来将光纤固定在插芯中。如果光足够强，就可以熔化环氧树脂，使其气化，并在接头表面留下残渣。这样，光纤端面就出现了局部吸收点，造成耦合效率降低，散射增加，进而出现损伤。
与环氧树脂相关的损伤取决于波长，出于以下几个原因。一般而言，短波长的光比长波长的光散射更强。由于短波长单模光纤的MFD较小，且产生更多的散射光，则耦合时的偏移也更大。
为了大程度地减小熔化环氧树脂的风险，可以在光纤端面附近的光纤与插芯之间构建无环氧树脂的气隙光纤接头。我们的高功率多模光纤跳线就使用了这种设计特点的接头。
曲线图展现了带终端的单模石英光纤的大概功率适用水平。每条线展示了考虑具体损伤机制估算的功率水平。大功率适用性受到所有相关损伤机制的低功率水平限制(由实线表示)。
确定具有多种损伤机制的功率适用性
光纤跳线或组件可能受到多种途径的损伤(比如，光纤跳线)，而光纤适用的大功率始终受到与该光纤组件相关的低损伤阈值的限制。
例如，右边曲线图展现了由于光纤端面损伤和光学接头造成的损伤而导致单模光纤跳线功率适用性受到限制的估算值。有终端的光纤在给定波长下适用的总功率受到在任一给定波长下，两种限制之中的较小值限制(由实线表示)。在488 nm左右工作的单模光纤主要受到光纤端面损伤的限制(蓝色实线)，而在1550
nm下工作的光纤受到接头造成的损伤的限制(红色实线)。
对于多模光纤，有效模场由纤芯直径确定，一般要远大于SM光纤的有效模场。因此，其光纤端面上的功率密度更低，较高的光功率(一般上千瓦的数量级)可以无损伤地耦合到光纤中(图中未显示)。而插芯/接头终端的损伤限制保持不变，这样，多模光纤的大适用功率就会受到插芯和接头终端的限制。
请注意，曲线上的值只是在合理的操作和对准步骤几乎不可能造成损伤的情况下粗略估算的功率水平值。值得注意的是，光纤经常在超过上述功率水平的条件下使用。不过，这样的应用一般需要专业用户，并在使用之前以较低的功率进行测试，尽量降低损伤风险。但即使如此，如果在较高的功率水平下使用，则这些光纤元件应该被看作实验室消耗品。
光纤内的损伤阈值
除了空气玻璃界面的损伤机制外，光纤本身的损伤机制也会限制光纤使用的功率水平。这些限制会影响所有的光纤组件，因为它们存在于光纤本身。光纤内的两种损伤包括弯曲损耗和光暗化损伤。
弯曲损耗
光在纤芯内传播入射到纤芯包层界面的角度大于临界角会使其无法全反射，光在某个区域就会射出光纤，这时候就会产生弯曲损耗。射出光纤的光一般功率密度较高，会烧坏光纤涂覆层和周围的松套管。
有一种叫做双包层的特种光纤，允许光纤包层(第二层)也和纤芯一样用作波导，从而降低弯折损伤的风险。通过使包层/涂覆层界面的临界角高于纤芯/包层界面的临界角，射出纤芯的光就会被限制在包层内。这些光会在几厘米或者几米的距离而不是光纤内的某个局部点漏出，从而大限度地降低损伤。Thorlabs生产并销售0.22 NA双包层多模光纤，它们能将适用功率提升百万瓦的范围。
光暗化
光纤内的第二种损伤机制称为光暗化或负感现象，一般发生在紫外或短波长可见光，尤其是掺锗纤芯的光纤。在这些波长下工作的光纤随着曝光时间增加，衰减也会增加。引起光暗化的原因大部分未可知，但可以采取一些列措施来缓解。例如，研究发现，羟基离子(OH)含量非常低的光纤可以抵抗光暗化，其它掺杂物比如氟，也能减少光暗化。
即使采取了上述措施，所有光纤在用于紫外光或短波长光时还是会有光暗化产生，因此用于这些波长下的光纤应该被看成消耗品。
制备和处理光纤
通用清洁和操作指南
建议将这些通用清洁和操作指南用于所有的光纤产品。而对于具体的产品，用户还是应该根据辅助文献或手册中给出的具体指南操作。只有遵守了所有恰当的清洁和操作步骤，损伤阈值的计算才会适用。
安装或集成光纤(有终端的光纤或裸纤)前应该关掉所有光源，以避免聚焦的光束入射在接头或光纤的脆弱部分而造成损伤。
光纤适用的功率直接与光纤/接头端面的质量相关。将光纤连接到光学系统前，一定要检查光纤的末端。端面应该是干净的，没有污垢和其它可能导致耦合光散射的污染物。另外，如果是裸纤，使用前应该剪切，用户应该检查光纤末端，确保切面质量良好。
如果将光纤熔接到光学系统，用户先应该在低功率下验证熔接的质量良好，然后在高功率下使用。熔接质量差，会增加光在熔接界面的散射，从而成为光纤损伤的来源。
对准系统和优化耦合时，用户应该使用低功率；这样可以大程度地减少光纤其他部分(非纤芯)的曝光。如果高功率光束聚焦在包层、涂覆层或接头，有可能产生散射光造成的损伤。
高功率下使用光纤的注意事项
一般而言，光纤和光纤元件应该要在安全功率水平限制之内工作，但在理想的条件下(佳的光学对准和非常干净的光纤端面)，光纤元件适用的功率可能会增大。用户先必须在他们的系统内验证光纤的性能和稳定性，然后再提高输入或输出功率，遵守所有所需的安全和操作指导。以下事项是一些有用的建议，有助于考虑在光纤或组件中增大光学功率。
要防止光纤损伤光耦合进光纤的对准步骤也是重要的。在对准过程中，在取得佳耦合前，光很容易就聚焦到光纤某部位而不是纤芯。如果高功率光束聚焦在包层或光纤其它部位时，会发生散射引起损伤
使用光纤熔接机将光纤组件熔接到系统中，可以增大适用的功率，因为它可以大程度地减少空气/光纤界面损伤的可能性。用户应该遵守所有恰当的指导来制备，并进行高质量的光纤熔接。熔接质量差可能导致散射，或在熔接界面局部形成高热区域，从而损伤光纤。
连接光纤或组件之后，应该在低功率下使用光源测试并对准系统。然后将系统功率缓慢增加到所希望的输出功率，同时周期性地验证所有组件对准良好，耦合效率相对光学耦合功率没有变化。
由于剧烈弯曲光纤造成的弯曲损耗可能使光从受到应力的区域漏出。在高功率下工作时，大量的光从很小的区域(受到应力的区域)逃出，从而在局部形成产生高热量，进而损伤光纤。请在操作过程中不要破坏或突然弯曲光纤，以尽可能地减少弯曲损耗。
用户应该针对给定的应用选择合适的光纤。例如，大模场光纤可以良好地代替标准的单模光纤在高功率应用中使用，因为前者可以提供更佳的光束质量，更大的MFD，且可以降低空气/光纤界面的功率密度。
阶跃折射率石英单模光纤一般不用于紫外光或高峰值功率脉冲应用，因为这些应用与高空间功率密度相关。
实验观测
Thorlabs实验观测：利用多模光纤修改光束轮廓
我们在此给出探索多模光纤输出光束轮廓如何受到光束入射角影响的实验测量结果。有些应用中可能需要其他诸如高帽或甜甜圈等轮廓的光束分布，而不需要一般光学元件提供的固有高斯分布。这里，我们探索了改变聚焦激光束进入多模光纤跳线时的入射角所产生的影响。将光垂直聚焦于光纤面，会产生近高斯输出光束轮廓(图1)，增大入射角则会产生高帽(图2)和甜甜圈(图3)形状的光束轮廓。这些结果展现了利用多模光纤改变光束轮廓的方法。
实验中，我们使用一根M38L01纤芯?200 μm、数值孔径0.39的阶跃折射率光纤跳线(裸纤型号FT200EMT)作为聚焦光束耦合的待测光纤。将输入光以0°、11°和15°入射到多模光纤的入射面，分别产生初始轮廓、高帽轮廓和甜甜圈轮廓。每次改变角度时，都要优化输入光纤的对准，同时用功率计监测输出功率，确保实现大的耦合。然后，在9秒的曝光时间下采集图像，并评估光束轮廓的形状。注意，曝光过程中，会在耦合光学元件之间(待测光纤之前)手动旋转1500 grit的散射片，以减少空间相干，形成干净的输出光束轮廓。
假设一种光线追迹模型，存在两种沿着多模光纤传播的常见光线：(a)子午光线，每次反射之后都通过光纤的中心轴，和(b)斜光线，不通过光纤的中心轴。下面的图片展现了实验过程中观察到的三种基本光线传播情况。图4和图6分别绘制出了子午光线和斜光线通过多模光纤的传播，以及在光纤输出端的相关理论光束分布。如图6所示，斜光线沿着光纤以与半径r为圆的内部焦散线相切的螺旋路径传播。图5描绘了子午光线和斜光线的光束传播和光束分布。我们通过改变光耦合到多模光纤的入射角，修改子午光线与斜光线的传播，使输出光束从近高斯分布(主要是子午光线，请看图1)变成高帽分布(子午光线和斜光线混合，请看图2)，再变成甜甜圈分布(主要是斜光线，请看图3)。图4到图6显示的光束轮廓都在离光纤端面5 mm处获得。这些结果体现了利用标准的多模光纤跳线以一种相对低成本的方法将入射高斯轮廓修改成高帽和甜甜圈轮廓，且损耗极微。有关使用的实验装置和总结结果详情，请点击这里。
图 1.
入射角为0°时获得的近高斯光束轮廓(垂直于光纤面)
图 2.
入射角为11°时获得的高帽光束轮廓
图 3.
入射角为15°时获得的甜甜圈光束轮廓
图 4.
对应近高斯输出轮廓的子午光线传播
图 5.
对应甜甜圈轮廓的斜光线传播
图 6.
对应高帽轮廓的子午光线和斜光线传播
多模光纤选择指南
Thorlabs提供的多模裸光纤具有石英、氟化锆(ZrF4)或氟化铟(InF3)纤芯。下表详述了Thorlabs的所有多模裸光纤。点击右边栏中的曲线图标可以查看衰减曲线图。
Index Profile | NA | Fiber Type | Item # | Core Size | Wavelength Range | Attenuation |
Step Index | 0.100 | Fluorine-Doped Cladding, Enhanced Coating View These Fibers | FG010LDA | Ø10 µm | 400 to 550 nm and 700 to 1000 nm |
|
FG025LJA | Ø25 µm | 400 to 550 nm and 700 to 1400 nm | ||||
FG105LVA | Ø105 µm | 400 to 2100 nm | ||||
0.22 | Glass-Clad Slilca Multimode Fiber View These Fibers | FG050UGA | Ø50 µm | 250 to 1200 nm (High OH) |
| |
FG105UCA | Ø105 µm | |||||
FG200UEA | Ø200 µm | |||||
FG050LGA | Ø50 µm | 400 to 2400 nm (Low OH) | ||||
FG105LCA | Ø105 µm | |||||
FG200LEA | Ø200 µm | |||||
High Power Double TECS / Silica Cladding Multimode Fiber View These Fibers | FG200UCC | Ø200 µm | 250 to 1200 nm (High OH) |
| ||
FG273UEC | Ø273 µm | |||||
FG365UEC | Ø365 µm | |||||
FG550UEC | Ø550 µm | |||||
FG910UEC | Ø910 µm | |||||
FG200LCC | Ø200 µm | 400 to 2200 nm (Low OH) | ||||
FG273LEC | Ø273 µm | |||||
FG273LEC | Ø273 µm | |||||
FG550LEC | Ø550 µm | |||||
FG910LEC | Ø910 µm | |||||
Solarization-Resistant Multimode Fiber for UV Use View These Fibers | FG10CA | Ø105 µm | 180 to 1200 nm Acrylate Coating for Ease of Handling |
| ||
FG200AEA | Ø200 µm | |||||
FG300AEA | Ø300 µm | |||||
FG400AEA | Ø400 µm | |||||
FG600AEA | Ø600 µm | |||||
UM22-100 | Ø100 µm | 180 to 1150 nm Polyimide Coating for Use up to 300 °C | ||||
UM22-200 | Ø200 µm | |||||
UM22-300 | Ø300 µm | |||||
UM22-400 | Ø400 µm | |||||
UM22-600 | Ø600 µm | |||||
0.39 | High Power TECS Cladding Multimode Fiber View These Fibers | FT200UMT | Ø200 µm | 300 to 1200 nm (High OH) |
| |
FT300UMT | Ø300 µm | |||||
FT400UMT | Ø400 µm | |||||
FT600UMT | Ø600 µm | |||||
FT800UMT | Ø800 µm | |||||
FT1000UMT | Ø1000 µm | |||||
FT1500UMT | Ø1500 µm | |||||
FT200EMT | Ø200 µm | 400 to 2200 nm (Low OH) | ||||
FT300EMT | Ø300 µm | |||||
FT400EMT | Ø400 µm | |||||
FT600EMT | Ø600 µm | |||||
FT800EMT | Ø800 µm | |||||
FT1000EMT | Ø1000 µm | |||||
FT1500EMT | Ø1500 µm | |||||
Square-Core Multimode Fiber | FP150QMT | 150 µm x 150 µm | 400 to 2200 nm |
| ||
0.5 | High NA Multimode Fiber View These Fibers | FP200URT | Ø200 µm | 300 to 1200 nm (High OH) |
| |
FP400URT | Ø400 µm | |||||
FP600URT | Ø600 µm | |||||
FP1000URT | Ø1000 µm | |||||
FP1500URT | Ø1500 µm | |||||
FP200ERT | Ø200 µm | 400 to 2200 nm (Low OH) | ||||
FP400ERT | Ø400 µm | |||||
FP600ERT | Ø600 µm | |||||
FP1000ERT | Ø1000 µm | |||||
FP1500ERT | Ø1500 µm | |||||
0.20 | Mid-IR Fiber with Zirconium Fluoride (ZrF4) Core | Various Sizes Between | 285 nm to 4.5 µm |
| ||
0.20 or 0.26 | Mid-IR Fiber with Indium Fluoride (InF3) Core | Ø50 µm or Ø100 µm | 310 nm to 5.5 µm | |||
Graded Index | 0.2 | Graded-Index Fiber for Low Bend Loss View These Fibers | GIF50C | Ø50 µm | 800 to 1600 nm |
|
GIF50D | ||||||
GIF50E | ||||||
0.275 | GIF625 | Ø62.5 µm | 800 to 1600 nm |
| ||
产品型号 | 公英制通用 |
FG010LDA | 多模光纤，数值孔径0.10，芯径10 µm |
FG025LJA | 多模光纤，数值孔径0.10，芯径25 µm |
FG105LVA | 多模光纤，数值孔径0.10，芯径105 µm |
图 1.
入射角为0°时获得的近高斯光束轮廓(垂直于光纤面)
图 2.
入射角为11°时获得的高帽光束轮廓
图 3.
入射角为15°时获得的甜甜圈光束轮廓
图 4.
对应近高斯输出轮廓的子午光线传播
图 5.
对应甜甜圈轮廓的斜光线传播
