塑料光纤损耗特点分析

※发布时间:2016-10-30 12:42:53   ※发布作者:habao   ※出自何处: 
 

  表1塑料光钎的损耗本征损耗非本征损耗接收损耗散射损耗接收损耗散射损耗分子中C-H的振动接收电子转移接收瑞利散射过渡金属有机杂质水分子尘埃和微闲暇纤芯直径不平均方位双折射纤芯和包层界面的缺点2.1料光纤本征损耗的理论计算对塑料光纤损耗的定量理论计算及实验光谱较好吻合,从而可以预先懂得塑料光纤的损耗机理,对降低塑料光纤损耗有必定指导意义。

  2.1.1C-H键的振动接收以PMMA芯材为例,其甲基和亚甲基的振动接收峰在红外互订交叠,并且在近红外至可见光波区出现以单峰。是以PMMA为纤芯的塑料光纤损耗光谱,能看到红外伸缩振动Viu(i:振动量子数)的高次振动接收峰和红外迁移转变振动接收峰(S波长/ D1PWA的离次谐波振动接收播耗光谱图对于PMMA中C-H键接收损耗的理论计算有几种办法,在此介绍中的计算办法。对C-H键的振动接收做定量计算是有一个近似:认为聚合物、单体及原子对模型中同样的键的接收行动基本相同,将C-H键作为自力的非谐振子进行计算,用莫尔斯位能函数表示非谐振子的位能建立一维薛定谔方程,求出C-H键伸缩振动第I次谐波的频率及接收损耗响应为2.1.3瑞利散射损耗对于无规透明集合物的本征瑞利散射损耗,其各项同性部分由下式计算:度八劣等温紧缩系数可以从分子量(经由过程原子直径和原子键长度计算)计算得出。为计算玻璃转化温度rg下的等温紧缩系数,可以应用经验公式ru=rg+7(/t)和(i/P(d,/d;)=4.8xioV,瑞利散射与光波长的四次方成反比,是以在短波段瑞利散射比长波段响应要年夜。从表1的计算成果也可看出这种趋势。实验研究注解,即使在没有掺杂的塑料光纤中,散射损耗在850nm最小也有5dB/km,在掺杂系POF中,散射损耗可达10dB/km.表2是计算得出的几种聚合物在不合波长下的散射损耗。

  表2.聚合物在不合波长下的散射损耗各向同性瑞利散射损耗(dB/km)波长氟化聚合物2.2.塑料光纤的非本征损耗芯材杂质引起接收损耗,重要有过渡金属离子在可见光波区引起的接收最为明显,个中Co离子在530nm、590mn、650nm显示有最年夜的接收峰,并且互相之间产生重叠引起一个年夜的接收峰。Cr离子在640nm有接收峰,也影响光纤的损耗。PMMA中还有水的接收,在可见光谱区因为羟基(OH)伸缩振动和曲折振动引起接收损耗,响应与614nm,562nm和674nm处出现接收峰,测量PMMA接收水对光损耗的影响与C-H键的接收强度一样。

  因为光纤制造工艺的原因,弗成避免会出现纤芯直径在轴向的变更,芯――包层界面粘合缺点,出口扎带物美价廉,广受用户喜爱,别的光纤中还会有尘土、气泡、微粒,这些身分引起的散射(标准远年夜于波长长度)损耗与波长无关。个中前两项和POF的制造工艺有关,跟着POF的研究深刻,其工艺日趋完全,这两项根本已降低导下限。每个尘土、气泡、微粒和缺点能造成l3dB/km阁下的损耗,对聚合物本体进行蒸馏过滤,及应用本体聚合法可以将微粒降低到最低程度。因为光纤的曲折及芯包层界面的缺点还会引起辐射损耗。

  3塑料光纤损耗的测董实际中,懂得光纤总损耗比知道单个损耗身分更重要,须要对制造的塑料光纤损耗精确有效的测量异常须要。测量成果平日和仪器设备有关。当用LED作光源时,光纤的衰减系数与光纤长度有关,跟着距离的增长,衰减系数变为常数。当用单色仪作光源时,扎带厂家是一家专业尼龙扎带生产厂家,这种相干性并不明显。测量成果还与光源注入前提有关,即与输入光纤端面的光功率分布有关。完全注入前提下,即光源入射到光纤的全部芯径和数值孔径,鼓励出很多模式,被鼓励的所有模式具有雷同的光功率,经由过程光纤传输时,每个模具有不合的衰减系数,用光线理论解释,高阶模经历更多次数的全反射,是以光程年夜,衰减系数年夜,同时,各模式之间还有能量交换一模式耦合,模式耦合也引起光损耗。

  当传播必定耦合长度后,各模式之间达到均衡模分布,测量成果不再与距离有关。一般塑料光纤的耦合长度是20m,该值要比石英光纤小得多。要获得精确、可反复的测量成果,光源最好是均衡模入射,应用扰频器获得模均衡分布。

  4降低损耗的技巧POF损耗是有非本征损耗和本征损耗构成。前者包含有接收损耗和散射损耗,经由过程提纯芯皮材反响物,即将反响单体、激发剂、链转移剂等采取水洗、干燥、过滤、蒸馏等办法提纯,采取本体聚合法合成工艺,选用合适的拉丝工艺,在净化的情况中实现聚归并拉制塑料光纤,可明显降低非本征损耗;而POF本征损耗是由接收损耗和瑞利散射损耗,耐高温扎带在一定限度内,也替代了很多金属材料,瑞利散射损耗同光纤芯材折射率的不平均波动性密切相干,选用高度无定型、高透明、分子量分布窄的聚合物为芯材,可降低瑞利散射损耗。塑料光纤中的本征接收损耗与光纤芯材料有关,POF的最重要损耗供献身分是C-H键的高次谐波在可见及红外区域的接收,而一般聚合物是含丰年夜量C-H的聚合物,POF的接收损耗同单体分子量成反比,故降低芯材C-H键数量是降低固有损耗的重要门路之一。为此,用较重的原子氘或氟替代个中的氢,制成氘化或氟化POF.氘化和氟化对于改良POF中C-H键振动接收所致的可见光区的衰减损耗是有效的办法。并且氟化后C-F键振动基频红移,使得POF的光学窗口红移,从而降低瑞利散射损耗。此外氟代高分子还可降低POF对水蒸汽的吸附,并可阻拦湿气在高分子里渗入渗出,氟化材料的采取意味着POF技巧的一年夜提升。但这两种技巧也存在问题,因为吸湿,氘会从新被置换成氢原子,且氘化物价格昂贵;另一方面,氟化会降低纤芯折射率,使芯层与包层C包层亦为氟聚合物)的折射率差减小,使SIPOF的曲折损耗极端增年夜。为了冲破这一限制,正在研究开辟部分氟化PMMA纤芯GI-POF.1992年,用界面凝胶法制成PMMA为纤芯的GI-POF,该光纤在650mn处的损耗使110dB/km,在7001500mn范围的损耗急剧增长,是因为C-H键伸缩振动的高次谐波接收引起。

  耗为40dB/km阁下。今朝,Mitsubishi公司推出的产品GH4001SIPOF光纤在650nm处的损耗是150dB/km,其芯材是PMMA,包层材料为聚乙烯。

  5结语塑料光纤的损耗身分很多,在推广塑料光纤的应用时,不仅要从工艺和材料方面充分推敲尽力降低各类损耗,制造出低损耗塑料光纤,并且也要推敲到塑料光纤在特别情况下的应用,开辟特别机能的塑料光纤。如耐热塑料光纤,因为通俗塑料光纤的耐热机能差,在高温情况下会产生氧化降解和损耗增年夜,是以开辟耐热塑料光纤进一步进步其机能显得异常重要;别的推敲在高辐射情况下(如核电站,航天器,卫星)的应用,抗辐照塑料光纤的研究也有重要意义,国内l3O交通年夜学在这方面也进行了基本研究,取得了一些成果8.在推广塑料光纤收集中,要推敲的不仅是机能,更重要的问题是成本,研制价格低廉、机能靠得住的塑料光器件(包含发射机和接收机、连接器、光开关、耦合器等)今朝都面对挑衅。

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