Thorlabs多模光纤跳线，兼容超高真空和高温
- 产品型号：
- 更新时间：2023-12-19
- 产品介绍：Thorlabs多模光纤跳线，兼容超高真空和高温属于兼容真空的系列产品，适用于气压低10-10Torr的UHV环境及高250 °C下的连续工作。高羟基跳线的工作范围为180 - 1150 nm，而低羟基跳线的工作范围为380 - 2200 nm。
- 厂商性质：代理商
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产品介绍
| 品牌 | Thorlabs | 价格区间 | 面议 |
|---|---|---|---|
| 组件类别 | 光学元件 | 应用领域 | 电子 |
Thorlabs多模光纤跳线，兼容超高真空和高温
Thorlabs多模光纤跳线，兼容超高真空和高温
多模光纤跳线特性
- 兼容超高真空(UHV)：
真空水平低1 x10-10Torr
无护套光纤设计大程度地减少了表面区域，以减少气体释放
使用兼容真空的环氧树脂和304不锈钢SMA905接头
所有产品经过清洁，然后以双层真空密封的包装形式发货
兼容Thorlabs的SMA真空馈通
- 兼容高温：
镀聚酰亚胺膜的光纤，能够在高250 °C下连续工作
耐热元件和跳线设计
- 数值孔径0.22的阶跃折射率光纤
纤芯Ø100、Ø200、Ø400或Ø600 µm
波长范围180 nm - 1150 nm(高羟基)或380 nm - 2200 nm(低羟基)
库存标准产品长度有0.5 m和1 m
- 提供定制长度和纤芯尺寸；具体请联系技术支持techsupport-cn@thorlabs.com
Thorlabs兼容超高真空和高温的多模光纤跳线属于兼容真空的系列产品，适用于气压低10-10Torr的UHV环境及高250 °C下的连续工作。高羟基跳线的工作范围为180 - 1150 nm，而低羟基跳线的工作范围为380 - 2200 nm。库存纤芯Ø100、Ø200、Ø400或Ø600 µm的标准跳线长度有0.5 m和1 m。
低羟基和高羟基兼容UHV高温跳线的光纤衰减数据
兼容超高真空
这些跳线具有无护套光纤设计，大程度地减少了表面区域，以减少低10-10
Torr真空环境下的气体释放速率。每根跳线两端都有兼容真空的SMA905接头和由304不锈钢制成的套管。跳线中使用的环氧树脂(型号353NDPK)经过NASA测试适合低释气应用。组装的跳线同样经过严格测试，确保在这些UHV环境下释气少(详情请看工作标签)。这些跳线可与我们的SMA真空馈通和ADASMAV兼容真空的匹配套管配合使用。
兼容高温
对于高温条件，这些跳线经过设计和测试，能够在高250 °C的环境下连续工作(>8小时)或在高280 °C的环境下间歇使用(一分钟只一小时)。组成跳线的材料都是耐热的；我们使用镀聚酰亚胺膜的光纤、304不锈钢光纤接头和耐高温的环氧树脂。产品在高温炉中经过测试，确保跳线满足高温条件下的光学规格(详情请看工作标签)。
每根跳线有两个金属保护盖，防止插芯端受到灰尘污染或其他损害。SMA905终端跳线更换用的CAPM(橡胶)和CAPMM(金属)保护盖单独提供。请注意，保护盖既不兼容真空，也不耐热。
定制兼容UHV和高温的跳线
这些光纤跳线为需要在高真空或高温环境中工作的应用提供了一种集成光纤的解决方案。为了兼容大量的实验设备，我们可以生产不同纤芯尺寸或不同长度的光纤跳线。请注意，我们仅提供SMA接头。如需订购定制光纤跳线，请联系技术支持techsupport-cn@thorlabs.com。
In-Stock Multimode Fiber Optic Patch Cable Selection | ||||||
Step Index | Graded Index | Fiber Bundles | ||||
Uncoated | Coated | Mid-IR | Optogenetics | Specialized Applications | ||
SMA | AR-Coated SMA | Fluoride FC and SMA | Lightweight FC/PC | High-Power SMA | FC/PC | |
工作
这些兼容超高真空和高温的跳线经过严格测试，确保在的环境下能够维持机械完整性和光学性能。组装和测试过程中确定连续工作和间歇工作的高温度和真空条件。连续工作连续工作定义为在真空或高温条件下连续使用时间超过8小时。为了测试这种用途，我们将跳线放置在高真空(1 x 10-9
Torr)或高温(250 °C)环境8小时，并监测插入损耗。在这些条件下，对跳线进行跳线粘合和插入损耗测试，以分别确定机械完整性和光学性能。间歇工作间歇工作是指在的温度条件下1分钟1小时的使用时间。这些条件是根据光纤跳线制造和组装中使用的材料特性而不是基于测试来确定的。因此，如果在这些条件下长时间使用，Thorlabs无法保证跳线的机械性能和光学性能。
多模光纤教程
弯曲损耗
因光纤的外部和内部几何发生变化而产生的损耗称之为弯曲损耗。通常包含两大类：宏弯损耗和微弯损耗。
宏弯损耗造成的衰减
微弯损耗造成的衰减
宏弯损耗一般与光纤的物理弯曲相关；例如，将其卷成圈。如右图所示，引导的光在空间上分布在光纤的纤芯和包层区域。以某半径弯曲光纤时，在弯曲外半径的光不能在不超过光速时维持相同的空间模分布。相反，由于辐射能量会损耗到周边环境中。弯曲半径较大时，与弯曲相关的损耗会比较小；但弯曲半径小于光纤的推荐弯曲半径时，弯曲损耗会非常大。光纤可以在弯曲半径较小时进行短时间工作；但如果要长期储存，弯曲半径应该大于推荐值。使用恰当的储存条件(温度和弯曲半径)可以降低对光纤造成性损伤的几率；FSR1光纤缠绕盘设计用来大程度地减少高弯曲损耗。
微弯损耗由光纤的内部几何，尤其是纤芯和包层发生变化而产生。光纤结构中的这些随机变化(即凸起)会破坏全内反射所需的条件，使得传播的光耦合到非传播模中，造成泄露(详情请看右图)。与由弯曲半径控制的宏弯损耗不同，微弯损耗是由制造光纤时在光纤内造成的性缺陷而产生。
包层模
虽然多模光纤中的大多数光通过纤芯内的TIR引导，但是由于TIR发生在包层与涂覆层/保护层的界面，在纤芯和包层内引导光的高阶模也可能存在。这样就产生了我们所熟知的包层模。这样的例子可在右边的光束分布测量中看到，其中体现了包层模包层中的光强比纤芯中要高。这些模可以不传播(即它们不满足TIR的条件)，也可以在一段很长的光纤中传播。由于包层模一般为高阶模，在光纤弯曲和出现微弯缺陷时，它们就是损耗的来源。通过接头连接两个光纤时包层模会消失，因为它们不能在光纤之间轻松耦合。
由于包层模对光束空间轮廓的影响，有些应用(比如发射到自由空间中)中可能不需要包层模。光纤较长时，这些模会自然衰减。对于长度小于10 m的光纤，消除包层模的一种办法就是将光纤缠绕在半径合适的芯轴上，这样能保留需要的传播模式。
在FT200EMT多模光纤与M565F1 LED的光束轮廓中，展现了包层而不是纤芯引导的光。
入纤方式
多模光纤未充满条件
对于在NA较大时接收光的多模光纤来说，光耦合到光纤的的条件(光源类型、光束直径、NA)对性能有着极大影响。在耦合界面，光的光束直径和NA小于光纤的芯径和NA时，就出现了未充满的入纤条件。这种情况的常见例子就是将激光光源发射到较大的多模光纤。从下面的图和光束轮廓测量可以看出，未充满时会使光在空间上集中到光纤的中心，优先充满低阶模，而非高阶模。因此，它们对宏弯损耗不太敏感，也没有包层模。这种条件下，所测的插入损耗也会小于典型值，光纤纤芯处有着较高的功率密度。
展示未充满条件的图(左边)和使用FT200EMT多模光纤进行的光束轮廓测量(右边)。
多模光纤过满条件在耦合界面，光束直径和NA大于光纤的芯径和NA时就出现了过满的情况。实现这种条件的一个方法就是将LED光源的光发射到较小的多模光纤中。过满时会将整个纤芯和部分包层裸露在光中，均匀充满低阶模和高阶模(请看下图)，增加耦合到光纤包层模的可能性。高阶模比例的增加意味着过满光纤对弯曲损耗会更为敏感。在这种条件下，所测的插入损耗会大于典型值，与未充满光纤条件相比，会产生较高的总输出功率。
展示过满条件的图(左边)和使用FT200EMT多模光纤进行的光束轮廓测量(右边)。
多模光纤未充满或过满条件各有优劣，这取决于特定应用的要求。如需测量多模光纤的基准性能，Thorlabs建议使用光束直径为光纤芯径70-80%的入纤条件。过满条件在短距离时输出功率更大；而长距离(>10 - 20 m)时，对衰减较为敏感的高阶模会消失。
损伤阀值
激光诱导的光纤损伤
以下教程详述了无终端(裸露的)、有终端光纤以及其他基于激光光源的光纤元件的损伤机制，包括空气-玻璃界面(自由空间耦合或使用接头时)的损伤机制和光纤玻璃内的损伤机制。诸如裸纤、光纤跳线或熔接耦合器等光纤元件可能受到多种潜在的损伤(比如，接头、光纤端面和装置本身)。光纤适用的大功率始终受到这些损伤机制的小值的限制。
虽然可以使用比例关系和一般规则估算损伤阈值，但是，光纤的损伤阈值在很大程度上取决于应用和特定用户。用户可以以此教程为指南，估算大程度降低损伤风险的安全功率水平。如果遵守了所有恰当的制备和适用性指导，用户应该能够在的大功率水平以下操作光纤元件；如果有元件并未大功率，用户应该遵守下面描述的"实际安全水平"该，以安全操作相关元件。可能降低功率适用能力并给光纤元件造成损伤的因素包括，但不限于，光纤耦合时未对准、光纤端面受到污染或光纤本身有瑕疵。关于特定应用中光纤功率适用能力的深入讨论，请联系技术支持techsupport-cn@thorlabs.com。
Quick Links |
Damage at the Air / Glass Interface |
Intrinsic Damage Threshold |
Preparation and Handling of Optical Fibers |
空气-玻璃界面的损伤
空气/玻璃界面有几种潜在的损伤机制。自由空间耦合或使用光学接头匹配两根光纤时，光会入射到这个界面。如果光的强度很高，就会降低功率的适用性，并给光纤造成性损伤。而对于使用环氧树脂将接头与光纤固定的终端光纤而言，高强度的光产生的热量会使环氧树脂熔化，进而在光路中的光纤表面留下残留物。
损伤的光纤端面
未损伤的光纤端面
多模(MM)光纤的有效面积由纤芯直径确定，一般要远大于SM光纤的MFD值。如要获得佳耦合效果，Thorlabs建议光束的光斑大小聚焦到纤芯直径的70 - 80%。由于多模光纤的有效面积较大，降低了光纤端面的功率密度，因此，较高的光功率(一般上千瓦的数量级)可以无损伤地耦合到多模光纤中。
Estimated Optical Power Densities on Air / Glass Interfacea | ||
Type | Theoretical Damage Thresholdb | Practical Safe Levelc |
CW(Average Power) | ~1 MW/cm2 | ~250 kW/cm2 |
10 ns Pulsed(Peak Power) | ~5 GW/cm2 | ~1 GW/cm2 |
所有值针对无终端(裸露)的石英光纤，适用于自由空间耦合到洁净的光纤端面。
这是可以入射到光纤端面且没有损伤风险的大功率密度估算值。用户在高功率下工作前，必须验证系统中光纤元件的性能与可靠性，因其与系统有着紧密的关系。
这是在大多数工作条件下，入射到光纤端面且不会损伤光纤的安全功率密度估算值。
插芯/接头终端相关的损伤机制
有终端接头的光纤要考虑更多的功率适用条件。光纤一般通过环氧树脂粘合到陶瓷或不锈钢插芯中。光通过接头耦合到光纤时，没有进入纤芯并在光纤中传播的光会散射到光纤的外层，再进入插芯中，而环氧树脂用来将光纤固定在插芯中。如果光足够强，就可以熔化环氧树脂，使其气化，并在接头表面留下残渣。这样，光纤端面就出现了局部吸收点，造成耦合效率降低，散射增加，进而出现损伤。
与环氧树脂相关的损伤取决于波长，出于以下几个原因。一般而言，短波长的光比长波长的光散射更强。由于短波长单模光纤的MFD较小，且产生更多的散射光，则耦合时的偏移也更大。
为了大程度地减小熔化环氧树脂的风险，可以在光纤端面附近的光纤与插芯之间构建无环氧树脂的气隙光纤接头。我们的高功率多模光纤跳线就使用了这种设计特点的接头。
曲线图展现了带终端的单模石英光纤的大概功率适用水平。每条线展示了考虑具体损伤机制估算的功率水平。大功率适用性受到所有相关损伤机制的低功率水平限制(由实线表示)。
光纤内的损伤阈值
除了空气玻璃界面的损伤机制外，光纤本身的损伤机制也会限制光纤使用的功率水平。这些限制会影响所有的光纤组件，因为它们存在于光纤本身。光纤内的两种损伤包括弯曲损耗和光暗化损伤。
弯曲损耗
光在纤芯内传播入射到纤芯包层界面的角度大于临界角会使其无法全反射，光在某个区域就会射出光纤，这时候就会产生弯曲损耗。射出光纤的光一般功率密度较高，会烧坏光纤涂覆层和周围的松套管。
有一种叫做双包层的特种光纤，允许光纤包层(第二层)也和纤芯一样用作波导，从而降低弯折损伤的风险。通过使包层/涂覆层界面的临界角高于纤芯/包层界面的临界角，射出纤芯的光就会被限制在包层内。这些光会在几厘米或者几米的距离而不是光纤内的某个局部点漏出，从而大限度地降低损伤。Thorlabs生产并销售0.22 NA双包层多模光纤，它们能将适用功率提升百万瓦的范围。
光暗化光纤内的第二种损伤机制称为光暗化或负感现象，一般发生在紫外或短波长可见光，尤其是掺锗纤芯的光纤。在这些波长下工作的光纤随着曝光时间增加，衰减也会增加。引起光暗化的原因大部分未可知，但可以采取一些列措施来缓解。例如，研究发现，羟基离子(OH)含量非常低的光纤可以抵抗光暗化，其它掺杂物比如氟，也能减少光暗化。
即使采取了上述措施，所有光纤在用于紫外光或短波长光时还是会有光暗化产生，因此用于这些波长下的光纤应该被看成消耗品。
制备和处理光纤
通用清洁和操作指南
建议将这些通用清洁和操作指南用于所有的光纤产品。而对于具体的产品，用户还是应该根据辅助文献或手册中给出的具体指南操作。只有遵守了所有恰当的清洁和操作步骤，损伤阈值的计算才会适用。
安装或集成光纤(有终端的光纤或裸纤)前应该关掉所有光源，以避免聚焦的光束入射在接头或光纤的脆弱部分而造成损伤。
光纤适用的功率直接与光纤/接头端面的质量相关。将光纤连接到光学系统前，一定要检查光纤的末端。端面应该是干净的，没有污垢和其它可能导致耦合光散射的污染物。另外，如果是裸纤，使用前应该剪切，用户应该检查光纤末端，确保切面质量良好。
如果将光纤熔接到光学系统，用户先应该在低功率下验证熔接的质量良好，然后在高功率下使用。熔接质量差，会增加光在熔接界面的散射，从而成为光纤损伤的来源。
对准系统和优化耦合时，用户应该使用低功率；这样可以大程度地减少光纤其他部分(非纤芯)的曝光。如果高功率光束聚焦在包层、涂覆层或接头，有可能产生散射光造成的损伤。
高功率下使用光纤的注意事项
一般而言，光纤和光纤元件应该要在安全功率水平限制之内工作，但在理想的条件下(佳的光学对准和非常干净的光纤端面)，光纤元件适用的功率可能会增大。用户先必须在他们的系统内验证光纤的性能和稳定性，然后再提高输入或输出功率，遵守所有所需的安全和操作指导。以下事项是一些有用的建议，有助于考虑在光纤或组件中增大光学功率。
要防止光纤损伤光耦合进光纤的对准步骤也是重要的。在对准过程中，在取得佳耦合前，光很容易就聚焦到光纤某部位而不是纤芯。如果高功率光束聚焦在包层或光纤其它部位时，会发生散射引起损伤
使用光纤熔接机将光纤组件熔接到系统中，可以增大适用的功率，因为它可以大程度地减少空气/光纤界面损伤的可能性。用户应该遵守所有恰当的指导来制备，并进行高质量的光纤熔接。熔接质量差可能导致散射，或在熔接界面局部形成高热区域，从而损伤光纤。
连接光纤或组件之后，应该在低功率下使用光源测试并对准系统。然后将系统功率缓慢增加到所希望的输出功率，同时周期性地验证所有组件对准良好，耦合效率相对光学耦合功率没有变化。
由于剧烈弯曲光纤造成的弯曲损耗可能使光从受到应力的区域漏出。在高功率下工作时，大量的光从很小的区域(受到应力的区域)逃出，从而在局部形成产生高热量，进而损伤光纤。请在操作过程中不要破坏或突然弯曲光纤，以尽可能地减少弯曲损耗。
用户应该针对给定的应用选择合适的光纤。例如，大模场光纤可以良好地代替标准的单模光纤在高功率应用中使用，因为前者可以提供更佳的光束质量，更大的MFD，且可以降低空气/光纤界面的功率密度。
阶跃折射率石英单模光纤一般不用于紫外光或高峰值功率脉冲应用，因为这些应用与高空间功率密度相关。
SMA-SMA光纤跳线，兼容超高真空和高温，Ø100 µm，数值孔径0.22
Item # | Fiber | Operating | Core | Cladding | Coating | NA | Bend Radius | Vacuum Levela | Continuous Operating |
MV11L | High OH, | 180 - 1150 nmb | 100 ± 3 µm | 120 ± 3 µm | 140 ± 4 µm | 0.22 | ≥6 mm (Short Term) | 1 x 10-10 Torr | 250 °C (Max) |
MV12L | Low OH, | 380 - 2200 nm |
这些跳线可以在低10-10Torr的真空环境和高250 °C的温度下连续工作(>8小时)。它们也可以在高280 °C的温度下间歇工作(1分钟1小时)。
在波长300 nm以下时可能发生负感现象。我们还提供抗负感多模光纤。
产品型号 | 公英制通用 |
MV11L05 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø100 µm，数值孔径0.22，高羟基，0.5米 |
MV11L1 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø100 µm，数值孔径0.22，高羟基，1米 |
MV12L05 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø100 µm，数值孔径0.22，低羟基，0.5米 |
MV12L1 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø100 µm，数值孔径0.22，低羟基，1米 |
SMA-SMA光纤跳线，兼容超高真空和高温，Ø200 µm，数值孔径0.22
Item # | Fiber | Operating | Core | Cladding | Coating | NA | Bend Radius | Vacuum Levela | Continuous Operating |
MV21L | High OH, | 180 - 1150 nmb | 200 ± 4 µm | 220 ± 4 µm | 239 ± 5 µm | 0.22 | ≥11 mm (Short Term) | 1 x 10-10 Torr | 250 °C (Max) |
MV22L | Low OH, | 380 - 2200 nm |
这些跳线可以在低10-10Torr的真空环境和高250 °C的温度下连续工作(>8小时)。它们也可以在高280 °C的温度下间歇工作(1分钟1小时)。
在波长300 nm以下时可能发生负感现象。我们还提供抗负感多模光纤。
产品型号 | 公英制通用 |
MV21L05 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø200 µm，数值孔径0.22，高羟基，0.5米 |
MV21L1 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø200 µm，数值孔径0.22，高羟基，1米 |
MV22L05 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø200 µm，数值孔径0.22，低羟基，0.5米 |
MV22L1 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø200 µm，数值孔径0.22，低羟基，1米 |
SMA-SMA光纤跳线，兼容超高真空和高温，Ø400 µm，数值孔径0.22
Item # | Fiber | Operating | Core | Cladding | Coating | NA | Bend Radius | Vacuum Levela | Continuous Operating |
MV41L | High OH, | 180 - 1150 nmb | 400 ± 8 µm | 440 ± 9 µm | 480 ± 7 µm | 0.22 | ≥22 mm (Short Term) | 1 x 10-10 Torr | 250 °C (Max) |
MV42L | Low OH, | 380 - 2200 nm |
这些跳线可以在低10-10Torr的真空环境和高250 °C的温度下连续工作(>8小时)。它们也可以在高280 °C的温度下间歇工作(1分钟1小时)。
在波长300 nm以下时可能发生负感现象。我们还提供抗负感多模光纤。
产品型号 | 公英制通用 |
MV41L05 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø400 µm，数值孔径0.22，高羟基，0.5米 |
MV41L1 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø400 µm，数值孔径0.22，高羟基，1米 |
MV42L05 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø400 µm，数值孔径0.22，低羟基，0.5米 |
MV42L1 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø400 µm，数值孔径0.22，低羟基，1米 |
SMA-SMA光纤跳线，兼容超高真空和高温，Ø600 µm，数值孔径0.22
Item # | Fiber | Operating | Core | Cladding | Coating | NA | Bend Radius | Vacuum Levela | Continuous Operating |
MV63L | High OH, | 180 - 1150 nmb | 600 ± 10 µm | 660 ± 10 µm | 710 ± 10 µm | 0.22 | ≥33 mm (Short Term) | 1 x 10-10 Torr | 250 °C (Max) |
MV64L | Low OH, | 380 - 2200 nm |
这些跳线可以在低10-10Torr的真空环境和高250 °C的温度下连续工作(>8小时)。它们也可以在高280 °C的温度下间歇工作(1分钟1小时)。
在波长300 nm以下时可能发生负感现象。我们还提供抗负感多模光纤。
产品型号 | 公英制通用 |
MV63L05 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø600 µm，数值孔径0.22，高羟基，0.5米 |
MV63L1 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø600 µm，数值孔径0.22，高羟基，1米 |
MV64L05 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø600 µm，数值孔径0.22，低羟基，0.5米 |
MV64L1 | NEW!Customer Inspired! SMA光纤跳线，兼容UHV和高温，Ø600 µm，数值孔径0.22，低羟基，1米 |
损伤的光纤端面
