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侧边抛磨光纤/D形光纤介绍

发布时间:2021-12-08      点击次数:334

光纤传感器有着灵敏度高,抗电磁干扰,抗氧化腐蚀能力强,易集成化等优点。筱晓光子在前沿光学领域耕耘多年,拥有众多光学产品,服务众多科研机构。今天筱晓光子给大家介绍用于泄漏型倏逝场传感领域的D型光纤。




  侧边抛磨光纤/D形光纤  



一、倏逝波



光在两种不同介质中传输时,因为不同介质的折射率不同,会存在折射现象,如果是从折射率大的介质入射到折射率小的介质时,会出现全反射现象,这时,在两种介质的交界面处,光其实并非像几何光学作图一样直接在两种介质的界面完全反射回原来的介质中,而是发现一部分光渗透到折射率小的介质中,并不同于普通的传输光的形式,而是一种随深度的增加,光能量迅速呈指数衰减,随水平方向改变,光相位发生变化的电磁波,称为倏逝波。




平面波导中全反射时倏逝波的产生






二、光纤中的倏逝波场




光在光纤中传播时, 会在芯层和包层的界面上形成倏逝场。光纤中由于包层为非吸收介质, 不会引起光纤中传输能量的减少。当把光纤拉锥或研磨成D形后,倏逝场会与被测物质发生作用而引起能量的吸收,反映为光纤输出光强的减少。通过检测光纤输出光强的大小就可以反推出被测物质溶液浓度的大小,这就是传感器的作用机理。




光纤倏逝场场强的大小可以表示为:

微信图片_20210805091826.jpg



式中:Eo是倏逝场在界面处的能量强度;z是场点距界面的距离;dp是倏逝场的穿透深度,定义为当能量场的强度下降到Eo/e时,场点到界面的距离,公式表达如下


微信图片_20210805091856.jpg



式中:λ是光在真空中传播时的波长;n1为光纤纤芯折射率;n2为包层折射率;θ为光线的入射角。






光纤中全反射时纤芯中的驻波场与包层中的倏逝波场



光纤倏逝场传感器预留了很薄的一部分包层,厚度dz要求小于倏逝场的穿透深度,倏逝场能量可以穿过这部分残留的光纤包层与被测物质接触引起能量的吸收,进而实现传感器的探测。分析证明传感器的灵敏度与dz的大小密切相关,dz越小灵敏度越高。筱晓光子推出的D型光纤预留包层dz可达到5μm。





三、D型光纤倏逝场传感器



D型光纤和锥形光纤是产生泄漏型倏逝场的主要结构类型,传感区域的包层都足够薄,以至于倏逝波会透射出来,此时,不管是直接用不同浓度的溶液,还是通过生物反应,改变传感区域周围的折射率,都会引起传输光功率的变化。D形光纤是由光纤侧面抛磨掉接近一半的包层制作而成,其直径还很大;而锥形光纤是通过光纤熔融拉锥而成,锥区足够细,故D型光纤较锥形光纤更为坚固。









D型光纤截面图


近年来,基于D型的光纤传感器结构已在不同的配置中使用去检测单个或多个环境参数,包括RI、应变温度和磁场。D型光纤具有侧面抛光光纤包层,从而提高了包层模态的易损性、机械性能好,灵敏度高。此外,D型光纤对折射率测量的灵敏度受检测区域长度和抛光表面的深度的影响。






四、筱晓光子提供的D型光纤产品资料



依赖我司全光纤加工技术,筱晓光子目前能够提供D形侧边抛磨光纤的加工定制服务5年独特的边抛工艺技术,使我们能够为客户精确地提供大批量的定制服务,客户只需要提供抛磨的光纤类型,抛磨长度,抛磨深度。


技术优势:

我们利用他们的内部技术研磨和抛光部分光纤;


一个良好的表面光洁度;


达到客户确定的深度;


侧抛光去除纤维的一部分,容易进入光纤的渐逝场。



产品特点:

高光学表面质量;


空气中低插入损耗;


支持多种适应光纤定制;


不同的边抛深度。



边抛光纤的应用:

光纤可定义长度和深度的衬底,以引导对渐逝场的访问,具有几乎零损耗;


通过叠加结构和折射率来指导波导特性;


通过动态修改的结构尺寸,折射率或吸收,可以实现随时间变化的操纵的传播;


光纤元件与光纤传感应用。



参数指标:


工作波长430-2000nm
空气中插入损耗<0.1dB
1.5折射率处衰减值>45dB(Typ. 60dB)
边抛长度17mm
光纤类型SMF-28E
连接头类型FC/APC OR FC/PC

定制参数:


光纤类型;


抛磨深度;


抛磨长度;


不同折射率条件下的衰减值可以自定义;


是否带连接头;


可以集成光学反射镜(先镀膜后进行边抛)。


不同抛光深度的覆盖折射率的衰减响应-理论线和数据点