光纖的那些事（一）

更新時間：2021-11-12

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光纖，是待測光信號與光譜儀間的重要橋梁。在我們光信號的捕捉過程中，扮演著重要角色。因此，如何選擇一根合適的光纖尤為重要。

今天，我們就來聊一聊光纖的那些事。

光纖的來歷

光纖是光導纖維的簡稱，其核心部分由圓柱形玻璃纖芯和包層構成，最外層是一種彈性耐磨的護套保護層。纖芯的粗細、纖芯的折射率n1和包層的折射率n2，對光纖的傳光特性有決定性的影響。根據Snell定律，當光從一種介質進入另一種介質時，傳播方向會發生改變，且滿足下式：

n1sinα1=n2sinα2，

其中α1為入射角，α2為折射角。n1為第一種介質的折射率，n2為第二種介質的折射率。

當α2=90°時，光線不再進入第二種介質，當入射角再增大時，光能量將全部返回第一種介質，這種現象稱為全反射。光在光纖中就是以全反射的形式傳播的，正因如此，在制作光纖時，必須使得纖芯材料的折射率大于包層的折射率。

光纖結構

光纖分解

小身體，大能量

一根小小的光纖，不僅包含了多種結構和種類，還有更多值得探索的知識。

數值孔徑NA

光纖的數值孔徑NA是表示光纖收光能力的一個物理量，決定了光纖可接收或發射角度的大小范圍。

其中n為光在空氣中的折射率，α_max為收光角的半角，n₁為纖芯的折射率，n₂為包層的折射率。

海洋光學大多數光纖的數值孔徑NA都為0.22（如下表所示），若光纖處于真空或空氣中，光纖的發散半角即全反射角為α_max=12.7°（全角大約25.4°）。

波段范圍

不同的波段范圍對應不同的纖芯材料，海洋光學的光纖波段可覆蓋總范圍為180-6000 nm。下圖為海洋光學光纖及適用波段范圍對照表。

外包材

外包材對光纖主要起保護作用，在實際應用中，我們需要根據不同的測試環境來選擇不同的光纖外包材料。海洋光學光纖外包材有硅膠、PVC、不銹鋼等材質可定制選擇。

彎曲半徑

光纖的彎曲半徑分為動態彎曲半徑與靜態彎曲半徑。海洋光學的光纖動態彎曲半徑一般不得小于外徑的200倍。靜態彎曲半徑一般不得小于外徑的400倍。

LTBR（靜態彎曲半徑）：存放條件下的最小彎曲半徑

STBR（動態彎曲半徑）：使用或者操作時的最小彎曲半徑

分叉光纖

海洋光學分叉光纖有Splitter及BIF兩款。Splitter分叉光纖由三根光纖組成一邊兩根光纖，一邊一根光纖，中間由耦合器連接。BIF光纖由兩根光纖組成。公共端為兩根光線并列的光纖，另一端是兩根光纖分為兩路，兩輸出端的光纖長度可一致也可不一致。