RP 系列激光分析設(shè)計軟件 | 光纖包層
一根光纖通常具有某種纖芯。纖芯周圍的區(qū)域被稱為光纖包層。
圖1: 光可以被發(fā)射到光纖的纖芯中,纖芯被包層包圍。
對于不是簡單的階躍折射率光纖,但具有更復雜的折射率分布的光纖,人們通常認為包層僅僅是折射率開始保持不變的區(qū)域-直到外包層半徑,例如,在那里可以有空氣或一些聚合物涂層。
對于單模光纖,包層通常比纖芯覆蓋的面積大得多,但對于一些多模光纖來說,情況可能正好相反。
通常情況下,包層是由光纖預(yù)制棒拉制而成,與纖芯一起制作。
包層直徑
光纖包層的直徑通常選擇為125微米,這是一個標準值,因為它既大到足以使光纖足夠穩(wěn)定,又小到足以允許大幅彎曲。雖然它通常與導向特性無關(guān),但它仍然具有重要的實際意義:
- 當纖維變得更粗時,當人們試圖彎曲它們時,它們更容易斷裂。然而,增加包層直徑有時是必要的,例如對于高功率器件或具有更多纖芯數(shù)的多芯光纖。
- 許多光纖工具,如光纖剝離器和熔接機,都是針對 125 μ m 的標準包層直徑進行優(yōu)化的,因此可能不能很好地適用于非標準光纖直徑。
- 當兩根光纖包層直徑不同時,熔接和機械熔接通常比較困難。然而,對于此類案件有特殊的解決方法。
在從預(yù)制棒中拉出光纖的過程中,包層直徑通過反饋系統(tǒng)保持恒定,該反饋系統(tǒng)連續(xù)測量拉出的光纖的直徑并適當?shù)卣{(diào)整拉伸速度。
包層的數(shù)值孔徑
光纖的數(shù)值孔徑通常被認為是一個施加在纖芯/包層界面上的值。然而,可以指定包層的數(shù)值孔徑,例如考慮包層與包層外涂層之間的界面。
石英光纖
在石英光纖的情況下,包層通常由純二氧化硅組成,而纖芯則摻雜了鍺酸鹽,以實現(xiàn)一定程度的折射率增加。在其他情況下,例如通常在大芯徑多模光纖中,可以有一個未摻雜的纖芯和一個指數(shù)衰減的包層,其中折射率有所降低,例如氟或硼摻雜。
雙包層光纖
所謂的雙包層光纖,除了外包層外,還具有泵浦包層(或內(nèi)包層),可以向其中注入泵浦光,例如用于光纖放大器。
光子晶體光纖的空氣包層
一些光子晶體光纖具有空氣包層。這是一種被主要由空氣組成的障礙物包圍的光纖包層。
纖芯和包層中的光
光纖纖芯可以引導光,使得光主要在纖芯中傳播,但是一些更小或更大部分的光功率可以在剛好圍繞纖芯的區(qū)域中傳播,即稍微延伸到包層中。通常,這一比例只有百分之幾,但在某些情況下——主要是在光纖接近模式截止的情況下,可能會大得多。
此外,還有一些包層模式可以覆蓋大部分包層區(qū)域。
在許多情況下,人們試圖僅將光發(fā)射到光纖的導模中,而不是任何包層模中。然而,由于不完美的發(fā)射,或者后來由于光纖的過度彎曲(→彎曲損耗)或者由于纖芯的不均勻性(特別是對于低NA光纖),大量功率可能進入包層模式。
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