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Thorlabs光纤反射散射探针束
发表日期:2019-07-31 03:53| 来源 :爱奇闻 | 点击数:
本文摘要:带有参考分支的Thorlabs光纤束探针是用来测量漫反射和镜面反射,色彩,荧光以及后向散射(固体,液体和粉末状)进行优化设计的。光纤束被分为两路,一路将光从光源传输给样品,一路将样品反射光传输给光谱仪,参考分支直接将光从光源处传输给另一光谱仪。每个S

  带有参考分支的Thorlabs光纤束探针是用来测量漫反射和镜面反射,色彩,荧光以及后向散射(固体,液体和粉末状)进行优化设计的。光纤束被分为两路,一路将光从光源传输给样品,一路将样品反射光传输给光谱仪,参考分支直接将光从光源处传输给另一光谱仪。每个SMA终端分支都刻有光纤取向,而且为便于确认,参考分支都刻有“R”字样,(详情请查看标签)。这些探针非常适合应用于光源波动对光谱数据产生负面影响的情形下,每一光纤束是利用Thorlabs200微米芯径多模光纤组成的,其中或掺高羟基离子用于250 - 1200纳米条件下,或掺低羟基离子用于400-2400纳米条件下。

  为满足手工应用,每一光纤束都带有一个1/4英寸 (6.35 毫米)的探针,它们包括:光源,光谱仪,带有SMA连接器的参考分支,以便兼容大多数光谱仪(包括我们的Thorlabs的CCD光谱仪)和大多数光源(包括Thorlabs宽带光纤耦合光源)。通过固紧8-32螺丝,每个Y型节点的滑动压板可以被固定在特定位置。

  标准的反射式光谱学设备使用:带有参考臂的Thorlabs反射式探针,反射式探针夹持器,两个CCD 光谱仪和宽带光纤耦合光源。注意:光源端部的参考光纤位置与图解并不一定匹配。

  Thorlabs也提供不带有参考分支的反向散射/反射式探针。这些光纤束可用于以1/4英寸探针或者 SMA905连接器结尾的样本端部。我们也提供带有适用于线性光纤束光谱仪末端的探针,这使得样本的反射比降低,光谱仪的耦合效率提高。

  Thorlabs提供光纤探针机架和夹具(下方有售),这使得样品端部可以与探针靠得很近。他们易于调节,而且能够保证在测量过程中光纤位置不变。在镜面反射光谱学情形下,光纤探头可被垂直固定,而在漫反射光谱学情形下,光纤探头采取

  我们的分叉光纤束采取耐用铝制Y型节点,它有一个可调节光纤夹具,通过一个8-32固定螺丝来固定在特定位置。

  反射式光谱学探针可以与CCD 光谱仪、宽带光纤耦合光源以及光纤探针固定架(下方有售)配套使用,可以在监测光源的同时用作漫反射,镜面反射和色彩的测量。电脑上的红线代指样本光谱,蓝线代指光源的光谱。这次测量采用两个CCS100光谱仪,一个SLS201钨卤素灯稳定光源,RP26反射式探针束和RPS反射式探针支撑架。Thorlabs提供使用该装置的其他项目的详细信息,请见下文。

  SLS201L钨卤素宽带光纤耦合光源提供2796K色温黑体光谱(波长在300 - 2600nm之间),具有有源电子稳定性(较低的光谱和强度漂移)。另外,SLS202L光源提供与1900K色温相同的性能,发射光谱范围为450 - 5500 nm,而SLS203L提供自由空间输出,色温1500 K,发射光谱范围为500 - 9000 nm。我们也提供光纤耦合的LED,可用来选择峰值波长或获得宽带白光发射光谱。

  此外,如果反射式探针不用于照明,Thorlabs也提供多种宽带和单波长光源,包括自由空间或用于单光纤跳线输出。我们自由空间和液体光波导耦合的等离子体光源通过黑体辐射光谱提供超强度照明光。我们的光纤耦合光源可用于强光单波长照明。

  该页面的反射式探头包括高羟基和低羟基多模光纤,分别对应波长250 - 1200 nm和400 - 2400 nm,这些探针的样本端以1/4英寸探针结尾。

  Thorlabs也提供不带有参考分支的反射式探针。这些探针的样本端可以接1/4英寸探针或者SMA连接器。那些连接1/4英寸探针的可用于线性光纤束光谱仪,由于样本的低反射率,使得光谱仪的耦合效率得以提高。

  如果反射式探针束提供的同轴照明不是非常关键,可以将光纤跳线或光纤束与SMA连接器分开,这就实现了照明与信号光收集。我们的大口径圆形光纤束将照明强度zui大化,而我们的单光纤多模SMA光纤跳线对于精确照明或者连接到光纤耦合激光器是非常有用的。我们也提供圆形转线性光纤束,这种可以将光谱仪处的信号强度zui大化。

  Thorlabs提供RPS光纤探针支撑架(上图和左图所示),使得光纤探针相对于样本以90或45精确稳定放置。探头夹臂(单独出售)也可以利用1/2英寸接杆集成到其他光机设备上。另外,RPH探针夹块直接在样本,允许光纤被固定在接近表面处,也就挡住了测试过程中的房间灯光。

  Thorlabs乐于给您供应定制的带随机或确定光纤配置的直光纤束和扇出光纤束。有下表列出了我们当前能生产的一些光纤束。我们正在扩展生产能力,所以如果此处没有您所要求的光纤束也可以联系我们。一些定制光纤束的要求将超出我们的一般的生产工艺技术范围。所以我们不能保证能够制造出的光纤束配置符合您的特殊应用要求。但是,我们的工程师也非常乐于与您一起确定Thorlabs是否能够生产符合您需要的光纤束。如需报价,请提供给我们您的光纤束配置图。

  在一束20根光纤中,一般zui多有一根是暗纤,即一束中95%的光纤都是完好的。对于每支中不止一根光纤的光纤束,有5-10%的光纤是暗纤。

  套管的选择会被光纤类型、光纤数量和长度所限制。一般来说,在定制光纤束中会使用不止一种套管,尤其是分叉光纤束。

  我们的光缆工程师可以协助设计符合您应用的光纤束。对于您的定制光纤束要求,请联系techsupport-。请提供您定制光纤束的图纸,我们可以更快地给您报价。

  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zui大功率始终受到这些损伤机制的zui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,光纤的绝对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zui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,用户应该能够在指定的zui大功率水平以下操作光纤元件;如果有元件并未指定zui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-。

  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yongjiu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。

  这是可以入射到光纤端面且没有损伤风险的zui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。

  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zui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。zui大功率适用性受到所有相关损伤机制的zui低功率水平限制(由实线表示)。

  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zui大功率始终受到与该光纤组件相关的zui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 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

  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zui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。

  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。

  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zui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,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。

  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(极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。用户首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zui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zui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。

  RP26和RP27反射式探针在光源,光谱仪和参考分支上连接SMA连接器,在样本末端连接1/4英寸探针。光源分支由六束光纤组成,将光zui大化的传输给样本,光谱仪和参考分支为单根光纤。防水1/4探针为4.25英寸(10.8厘米)长,可手持或使用RPS支架或RPH夹块(出售)固定。光源、光谱仪和参考分支端部兼容带有SMA隔板的组件。为增加耐用性,这些光纤线缆与塑料覆盖不锈钢保护管(FT061PS) 合并在一块,并配有加固金属应力消除装置。

  每个光纤跳线带有四个橡胶保护帽,保护连接器两端免受灰尘和其他危害。额外的用于SMA端部的的CAPM橡胶光纤帽也单独提供。

  a.用于低于300纳米情形下会发生时间相关的负感作用。如需用抗负感光纤定制光纤束,请联系技术支持。

  Thorlabs RPS可调光纤探针支架是专为1/4英寸光纤束探针设计的,可以45 测量漫反射或以 90测量镜面反射。每个支架由可调光纤固定臂(也可单独使用),一个刻有高度刻度的1/2英寸接杆和一个刻有网格和同心圆的6英寸(152.4毫米) 底座组成。

  利用翼形螺钉TS25H将样本分支的1/4英寸探针固定在RPA立臂的特定位置,立臂高度可以通过TS25H翼形螺钉来调节,该螺钉为弹簧支撑,并带有可伸缩的缩醛树脂尖端。zui后的位置调整完成后,弹簧支撑的尖端提供了足够的力量来固定立臂,并允许精确的高度调整。当使用RPS支架时,可以使用自带的光学接杆匹配高达55毫米(2.16英寸)的样本高度。对于更高的样本,可以用较长的英制或公制1/2英寸接杆替换自带的接杆。接杆通过底座下面的M6螺丝来固定,用3/16英寸或5 mm球头起子即可将螺丝移除。如果用英制1/2英寸接杆替换原接杆,SH25S0631/4英寸-20螺钉也是必需的。

  更换的RPA接杆固定臂也可以单独使用。这些立臂也可以用来在定制光机设备上安装1/4英寸探针,只需将光机设备固定在1/2英寸接杆上即可。

  用于1/4英寸光纤探针的夹块允许光纤束尖端直接放置在样品上,在不使用遮蔽胶带的情形下,小孔被覆盖后就阻止了背景光的进入。利用两个端口来保证探针相对样品角度为45 或90 。探针高度可通过两个TS25H翼形螺钉中的一个来调节。

(责任编辑:{爱奇闻})
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