以下将从多个方面对深紫外石英光纤进行深入解析:

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背景信息

文章基于读者对光纤相关知识进一步了解的需求,对深紫外石英光纤展开科普,旨在让读者全面认识这一光纤通信核心要素。

导光原理光波特性基础

光波和无线电波都属于电磁波,但光波波长比无线电波短很多,频率高达 10¹³ ~10¹⁴Hz。可见光波长范围在 0.39μm 至 0.76μm ,包含七种颜色,混合成白光。大于 0.76μm 是红外光,小于 0.39μm 是紫外光,它们共同构成光波。当前通信石英光纤低衰减“窗口”在 0.6 - 1.6μm 波段,涵盖红光和近红外光。

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光波在真空中速度为 3x10⁸m/s,在均匀介质中沿直线传播,传播速度 v 与介质光折射率 n 成反比,且波长(λ)、频率(f)和波速(c)存在特定关系。

传播原理分析依据

光在深紫外石英光纤中的传播原理根据纤芯半径 a 与传输光波长 λ 的关系分析。当 a 远大于 λ (如多模光纤),用几何光学理论;当 a 接近 λ (如单模光纤),用波动光学理论。

几何光学理论下的传播

光信号可看作众多光线,光线在单一介质中直线传播,在两种介质交界处会反射和折射。当光从纤芯射向纤芯和包层界面时,部分反射回纤芯,部分折射入包层。入射角 θ₁、反射角 θ₃ 和折射角 θ₂ 遵循反射和折射定律。

若纤芯折射率 n1 大于包层折射率 n2 ,随着入射角 θ₁ 增大,折射角 θ₂ 也增大。当 θ₂ = π/2 ,继续增大 θ₁ ,折射光线消失,入射光全反射回纤芯,此现象为全反射,达到全反射的最小入射角是临界角。光信号依靠全反射在光纤中向前传播。

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本质剖析定义

深紫外石英光纤即光导纤维,由对特定波长范围透明的玻璃、塑料和晶体等材料制成,是介质光波导,能封闭并传播光。

研发成果

国仪光子在该领域成果显著,设计生产多种类型深紫外石英光纤,具有高通量特点。

结构组成

纤芯:传导光波。

包层:将光波封闭在光纤内传播,纤芯和包层一般由石英材料制成,但为形成光波导效应,纤芯折射率高于包层,两者掺杂情况不同。

涂敷层:通常用环氧树脂或硅橡胶,保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤,增加柔韧性。有时还会在涂覆层外添加塑料外套增加机械强度。

多样化分类按本身材料分类

石英系光纤:由高纯度二氧化硅掺杂质制成,损耗低、强度大、可靠性好,但价格高,应用广泛。

石英芯塑料层光纤:纤芯为石英,包层为硅树脂,特性与石英系光纤相近,价格亲民。

多成分玻璃光纤:由多种玻璃材料制成,损耗低,但可靠性差。

塑料光纤:由有机塑料制成,重量轻、韧性好、工艺简单、成本低,但损耗大、可靠性差,多用于家电等短距图像传输。

红外光纤:用红外材料制成,理论损耗极限极低,适用于长距离通信。

按光纤横截面上折射率分布状况分类

分为阶跃型光纤、渐变型光纤和 W 型光纤。

按光纤内部允许激励的电磁场总模数分类

分为多模光纤和单模光纤。

按使用波长分类

包括 850nm 的短波长光纤、1310nm 的长波长光纤、1550nm 的超长波长光纤。

按特殊用途分类

特种光纤适用于特殊场合,如保偏光纤、有源光纤等。

按 ITU - T 或 IEC 文号分类

有 G.651 多模光纤、G.652 单模光纤等多种类型。

行业应用高能光源传输

在需要高强度光源的场景中,能高效传输高能光源,保证光源稳定输出。

光谱搭建

用于构建光谱测量系统,为科研和工业检测提供精准光谱数据。

光源采集、光学测温

可准确采集光源信息,应用于光学测温,实现高精度温度测量。

医学传感、激光治疗

在医学领域,可用于实时监测人体生理参数,也能将激光精准输送到治疗部位。

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综上所述,深紫外石英光纤在导光原理、本质、分类和应用等方面都有其独特之处,是光纤通信领域的重要组成部分。