在现代通信和光学领域,紫外石英光纤、多模石英光纤、光谱检测石英光纤、红外光纤、单芯石英光纤等作为以二氧化硅(SiO₂)为主要成分的关键基础材料,凭借其卓越光学与物理特性,广泛应用于通信系统及众多领域。航鑫光电设计生产的抗紫外、深紫外、可见光玻璃、近红外、中红外等多种石英光纤,具备高通量特点,配合该公司的微型光谱仪、光纤光源及其他光谱配件,可搭建多种光谱测量系统,在高能光源传输、光谱搭建、光源采集、光学测温、医学传感、激光治疗等方面展现出重要价值。然而,光纤损耗问题严重影响其性能,深入研究损耗机理及影响因素,对研制低损耗光纤至关重要。
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光纤损耗的类型及产生机理固有损耗本征损耗
本征损耗由光纤内在因素决定,无法完全消除,是光纤损耗下限的决定因素,主要包括瑞利散射损耗、紫外吸收损耗和红外吸收损耗。
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瑞利散射损耗:在600nm - 1600nm波长波段,瑞利散射损耗是光纤损耗的主要来源,在光纤总传输损耗中占比达50% - 85%。其强度受掺杂元素和掺杂量影响,随掺杂量增加而增大,且与光纤折射率相关,可通过特定公式表示。
紫外吸收损耗:由电子跃迁引起,是光与石英玻璃材料价带中电子相互作用的结果,符合乌尔巴赫定则。该损耗可用包含经验常数、紫外本征吸收波长和入射光波长的公式表示。
红外吸收损耗:由玻璃材料中化学键分子振动造成。光与化学键相互作用,将能量传递给化学键使其伸缩振动,其损耗可通过涉及经验常数、红外本征吸收波长和入射光波长的公式计算。
非本征吸收损耗
非本征吸收损耗由光纤结构缺陷导致,主要源于光纤预制棒的制棒工艺和拉丝工艺。石英玻璃结构缺陷按尺寸分为宏观缺陷(如气泡、析晶、杂质颗粒等)、纳米级亚微结构缺陷(主要是玻璃分相)和微观结构缺陷(包括晶格网络结构本身缺陷和杂质元素)。随着原材料纯度和光棒制造工艺提升,宏观和亚微结构缺陷基本消除,目前主要为微观结构缺陷。
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