小海说：光纤的那些事（二）

蔚海光学

2021.11.24

作者海洋光学

TA的动态

上回说到光纤的来历、结构、种类以及在光信号的捕捉过程中，扮演着重要角色。

今天，我们就来聊聊如何选择合适的光纤

是它还是它

波段范围

选择光纤的波段范围时要明确关注的光信号落在什么波段。紫外波段选用-UV-VIS，近红外波段选用-VIS-NIR，全波段选用-SR。当应用场景需长时间紫外光辐照时，选用抗紫外老化光纤-XSR系列。因为光的波长越短，其光波能量越高。因此在长时间紫外光辐照下，光纤的老化会很快。

XSR光纤与普通光纤衰减图

XSR全称是Extreme Solarization Resistant，XSR系列光纤在180-400nm范围内衰减比普通光纤低很多，原因是XSR系列光纤采用的是氟掺杂石英覆层，氟化物涂层对其在紫外波段有很好的抗老化作用，而普通光纤采用的则是玻璃覆层。

*1dB的衰减约为21%的透过率损失

XSR光纤对比测试

即使同为XSR也会有所区别，我们使用海洋光学的XSR系列光纤与市面上同款标称紫外抗老化光纤进行对比测试，光源通过光纤直接连接光谱仪，光谱仪积分时间6700μs，每1分钟采集一次，共采集3小时。

测试条件相同，下图为其他公司与海洋XSR系列光纤在各个波长下3个小时所有响应值的标准偏差数据图。从图中可看出，在200-266nm波段范围内，其他公司产品的信号最大标准偏差是海洋的约5倍。这说明在这个波段内，3小时的信号波动非常大。

接下来，我们“放大”数据，看看在210nm处到发生了什么，我们观察这个波长点连续测试3小时响应值变化数据（即稳定性，影响稳定性测试的因素有光谱仪、光源及光纤等）。从图中可看出，不同光纤测试数据看起来非常不同，无论从下降幅度和下降趋势上，海洋光学XSR光纤的数据较为稳定，而另外一个光纤的数据就没有那么尽如人意了（3小时内共下降了约18%）。

我们还发现，这个衰减的过程并非是永久的，而是每次使用都会出现的现象。因此，在一些实际紫外应用中，如环保行业中的大气污染成分检测仪，或是生物行业的紫外检测应用。若每次点亮光源都要等待3个小时才能获得稳定的测试数据，这对测量来说是个巨大的挑战，用户可以通过频繁的采样参考来提高一些稳定性，但是仍旧无法消除固有的系统稳定性问题。

同时，通常普通紫外光源的寿命为1000小时左右，每次3小时的预热时间对光源的寿命来说也是不小的挑战。从光源使用效率还是从生产效率角度来看，用一根更稳定的光纤，都是大有裨益的。

因此，对于紫外波段尤其是深紫外的系统搭建来说，海洋的XSR系列光纤可以说是不二之选。

外包材

外包材对于光纤主要起保护作用，因此如何选择外包材和实验环境息息相关。普通在实验室使用的光纤选择硅胶外包材即可，但实验环境超过100℃时我们要使用-BX铠装外包材以保护光纤。

在野外测试时，也推荐使用-BX外包材光纤。因为野外长时间辐照对硅胶材料有影响。此外，野外情况多变，-BX包材可很好的保护光纤避免其折断。

模式选择

光纤分为单模和多模，在选择时首先要明确测试环境需要的是单模还是多模光纤。如何判别呢？答案很简单，通常在实验室做的一些光学实验，如测透射、反射、吸收、荧光、拉曼等光谱时，选用的是多模光纤。对于单模光纤，其芯径通常为8μm或10μm，主要应用于通信数据的传输。

海洋光学单模光纤参数

分叉光纤

上篇文章提到海洋光学有Splitter及BIF两种分叉光纤，Splitter型分叉光纤可实现将不同路径的光耦合到一根光纤然后再传输至光谱仪或样品，同时使两种不同光源的混合光或两个不同样品的混合光进入同一光谱仪。但由于节点处的连接耦合差异，Splitter分叉光纤与BIF分叉光纤相比，传输透过率会低很多，因此其芯径通常较大。

BIF分叉光纤适用于同一光源的光输出到不同光谱仪或样品的情况，也适用于从样品处获得光谱通过分叉出来的两端连接至两个不同性能的光谱仪。

光纤番外篇