Các thông số sợi quang và ảnh hưởng của chúng đến phương pháp đo

Sự suy giảm của sợi quang

Để đạt được hiệu suất hệ thống tốt nhất, điều quan trọng là chọn sợi quang truyền tốt trên toàn bộ phạm vi bước sóng mà bạn quan tâm. Điều này sẽ giảm thiểu lượng ánh sáng bị mất khi ghép sợi quang và giảm sự suy giảm của một số bước sóng so với các bước sóng khác. Khi làm việc ở phần tử ngoại của quang phổ, đặc biệt là dưới 300 nm, điều quan trọng là sử dụng sợi chống nắng hóa, vì các sợi khác sẽ trở nên kém truyền qua thời gian ở các bước sóng đó (hiệu ứng được gọi là nắng hóa).

Xem bảng bên dưới để tìm phổ suy giảm phù hợp nhất với ứng dụng của bạn hoặc liên hệ với một trong các kỹ sư ứng dụng của chúng tôi để được hướng dẫn. Hãy nhớ rằng 1 dB tương đương với ~21% ánh sáng bị mất khi truyền.

Tôi có thể chỉ định những thông số nào?

• Dây nối cung cấp định tuyến ánh sáng 1:1 bằng cách sử dụng một sợi duy nhất, mặc dù nhiều sợi có thể được bó lại trong một vỏ bọc sợi.

• Sợi chia nhánh cung cấp định tuyến 1:2 theo cấu hình Y. Hai sợi được bó lại ở một đầu, phân nhánh thành các “chân” riêng biệt. Điều này cho phép sử dụng các sợi có đường kính lõi hoặc bước sóng giống nhau hoặc khác nhau cho mỗi chân.

• Bộ chia sợi cũng cung cấp định tuyến 1:2 nhưng sử dụng ba đoạn sợi riêng biệt. Trong trường hợp này, sợi từ mỗi chân chồng lên một phần với sợi thứ ba tại điểm nối cơ học. Khả năng truyền dẫn thấp hơn đối với loại cấu hình Y này, nhưng ánh sáng từ mỗi chân sợi quang được trộn lẫn một cách hiệu quả khi truyền đến đầu chung.

• Đầu dò kết thúc bằng một ống nối có thể giao tiếp trực tiếp với mẫu của bạn, để phản xạ/tán xạ ngược hoặc phát huỳnh quang hoặc để ngâm trong dung dịch để đo truyền qua.

Dải bước sóng

Việc xác định phạm vi bước sóng trong ứng dụng cần đo là rất quan trọng khi chọn cáp quang. Sợi quang phù hợp đảm bảo hiệu suất truyền ánh sáng, giảm thiểu tổn thất ở vùng bước sóng cần đo.

• VIS/NIR là sợi chỉ số bước đa mode có lõi silica nung chảy OH thấp và lớp bọc thủy tinh (400 – 2100 nm)

• UV/VIS là sợi chỉ số bước đa mode có lõi silica nung chảy OH cao và lớp bọc thủy tinh (300 – 1100 nm)

• SR là sợi chỉ số bước đa mode có lõi silica nung chảy OH cao và lớp bọc thủy tinh (200 – 1100 nm)

• XSR là sợi chỉ số bước đa mode với lõi silica nung chảy có độ OH cao và lớp bọc silica pha tạp flo (180 – 900 nm)

• Sợi quang đơn mode là sợi Corning SMF-28e+ được tối ưu hóa cho sử dụng viễn thông (1260 – 1700 nm)

• Hiệu suất ở chế độ đơn dừng dưới bước sóng cắt λc = 1260 nm

Màu đầu chụp của cụm cho bạn biết loại sợi và phạm vi bước sóng hiệu quả nhất để sử dụng sợi của bạn.

Đường kính

Đường kính lõi sợi quang là thông số cơ bản ảnh hưởng đến cường độ ánh sáng truyền qua mẫu đo và dẫn tới máy quang phổ.

Dải màu của cụm cho bạn biết đường kính lõi sợi.

Vỏ bọc sợi

Lớp vỏ bọc sợi được thiết kế để bảo vệ sợi và giúp giảm độ căng. Lớp vỏ làm tăng độ bền của sợi quang, đồng thời có nhiều lựa chọn phù hợp với môi trường hoạt động và ứng dụng đo lường của hệ thống.

Bán kính uốn cong & Thông số kỹ thuật cơ khí

Sợi quang hoạt động bằng cách dẫn ánh sáng xuống lõi sợi nhờ sự thay đổi chỉ số khúc xạ giữa lõi và lớp bọc. Sau đó, vật liệu đệm linh hoạt trong một hoặc nhiều lớp sẽ được áp dụng để cải thiện tính linh hoạt và bảo vệ lõi/lớp phủ thủy tinh. Ngay cả với lớp phủ bổ sung này, vẫn có những giới hạn về mức độ uốn cong của sợi đến những vết nứt cực nhỏ có thể dẫn đến đứt gãy.

LTBR (bán kính uốn cong dài hạn): Tuân theo bán kính tối thiểu được phép đối với điều kiện bảo quản.

STBR (bán kính uốn cong ngắn hạn): Tuân thủ bán kính tối thiểu được phép trong quá trình sử dụng và xử lý.

Thông số kỹ thuật cơ học: Sợi VIS/NIR, UV/VIS, SR

Thông số kỹ thuật cơ khí: Sợi XSR

Thông số kỹ thuật cơ học: Sợi đơn mode

Khẩu độ số

Sợi quang được thiết kế để truyền ánh sáng từ đầu này sang đầu kia của sợi quang với mức tổn thất năng lượng tối thiểu. Nguyên lý hoạt động của sợi quang là phản xạ toàn phần. Khi ánh sáng truyền từ vật liệu này sang vật liệu khác, hướng của nó sẽ thay đổi. Theo Định luật Snell, góc mới của tia sáng có thể dự đoán được từ chiết suất của hai vật liệu. Khi góc vuông góc (90°) với bề mặt, khả năng truyền vào vật liệu thứ hai là tối đa và phản xạ là tối thiểu. Sự phản xạ tăng lên khi góc càng gần song song với bề mặt. Ở góc tới hạn và dưới góc tới hạn, độ truyền qua là 0% và độ phản xạ là 100% (xem hình bên dưới).

Định luật Snell có thể được xây dựng để dự đoán góc tới cũng như góc phóng hoặc góc thoát θmax từ chiết suất của vật liệu lõi (n1) và lớp bọc (n2). Góc cũng phụ thuộc vào chiết suất của môi trường (n).

Phía bên trái của phương trình được gọi là khẩu độ số (NA) và xác định và xác định phạm vi góc mà sợi quang có thể tiếp nhận hoặc phát ra ánh sáng..

Có nhiều loại sợi có sẵn, với nhiều khẩu độ số khác nhau. Mặc dù sợi quang có khẩu độ số lớn hơn sẽ thu được nhiều ánh sáng hơn sợi quang có khẩu độ số nhỏ hơn, nhưng điều quan trọng là phải xem xét cả hai đầu của hệ thống để đảm bảo rằng có thể sử dụng ánh sáng thoát ra ở góc cao hơn. Trong cảm biến quang học, một đầu thu thập ánh sáng từ thí nghiệm và đầu kia hướng ánh sáng tới máy dò. Bất kỳ ánh sáng nào không đến được máy dò sẽ bị lãng phí.

Hiện tượng năng lượng mặt trời

Bức xạ tia cực tím dưới 300 nm làm suy giảm khả năng truyền dẫn trong sợi silica, dẫn đến hiện tượng năng lượng mặt trời (theo thời gian, sự hấp thụ ánh sáng tăng lên trong sợi và tác động đến dữ liệu). Đối với các ứng dụng dưới 300 nm, chúng tôi khuyên dùng các tổ hợp chống năng lượng mặt trời.

Sợi XSR cho độ trong suốt và độ bền cao

Các cụm đầu dò và sợi quang Xtreme chống nắng hóa (XSR) dành cho quang phổ được sản xuất bằng quy trình độc quyền để tăng cường truyền tia UV (tín hiệu sẽ truyền tới 180 nm) và khả năng chống suy giảm tia cực tím vượt trội, khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng tia cực tím sâu (<300 nm). Ocean Optics là nhà sản xuất quang phổ duy nhất cung cấp XSR Fiber.