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红外光纤的制备来了解下

  • 发布日期:2022-10-21      浏览次数:434
    •   作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长,尽管用在较短的传输距离,也只能用于2um。为此,能在更长的中红外波长领域工作,所开发的光纤称为红外光纤。
        硫系玻璃(基于硫S、硒Se和碲Te)是发展中红外光纤的很有前途的备选材料。得益于中红外波长越来越宽的透射窗口(1.5-10um),使得红外光纤的广泛应用成为可能。特别是硫化物(As-S)和硒化物(As-Se)的红外光纤分别在1.5-6.5um和1.5-10um之间具有良好的透射率。
        电信行业已支持了许多关键光纤设备的发展:光纤放大器/激光器、波分复用、耦合器、分束器、合束器、FBG等。这些器件是基于SiO?光纤,工作波长不支持2um以上波段。随着中红外应用的日益广泛,对长波长的类似光纤器件的需求将越来越大。
        红外光纤的制备:
        高质量的红外光纤是由高度净化的预制棒在受控的大气环境中制造的,以尽量减少杂质,否则会增加光纤损耗。在纯度达6N(99.9999%)的商业原料(As, S, Se)也还需要进一步净化以去除有机杂质(H, O, C)。所需的硫化物(As?S?)和硒化物(As?Se?)玻璃是在高度控制的手套箱中制备的(<1ppm湿度,<1ppm O?)。化学品是在定制石英玻璃器皿中批量生产的。所需的硫族化合物玻璃化学成分被精确控制在±0.5%以内,0.2≤NA≤0.5。加入吸氢剂以减少S-H或Se-H杂质。
        硫系玻璃提纯是在高真空(<0.00001托)条件下,在专用炉中进行一系列的动态蒸馏实现。纯化后的玻璃熔液高温下在摇摆炉中摇均匀。最后的玻璃熔液在水中淬火,并在接近玻璃转变温度的温度下退火几个小时,然后冷却至室温。这些步骤是为了减少杂质的吸收和引入外部散射中心,这有助于光纤的总体损耗控制。硫化物玻璃棒留在密封的石英瓶中,以备日后使用。
        硫系玻璃非常稳定,很容易被拉制成光纤进行中红外传输。红外光纤采用双坩埚法生产。纤芯和包层用硫系玻璃棒被装入双坩锅玻璃器皿中,该器皿再插入光纤拉丝塔顶部的加热炉中。加热炉整体装在一个用氮气吹扫的有机玻璃盒里面。光纤拉伸结构本身位于100级洁净室内(ISO 5)。加热炉温度升高至拉伸温度,分别调整纤芯和包层熔体上的压力,以获得所需的芯/包层直径比,然后采用紫外光固化丙烯酸酯涂料对光纤进行防护。拉制速度可由光纤直径计的反馈信号自动调节。对控制系统进行了优化,使光纤直径误差精确控制在≤±1um。多模和单模红外光纤可以用不同的双坩埚玻璃器皿进行拉制。双坩埚玻璃器皿采用精密同心出口孔制造,用来制造具有特定纤芯和包层直径的光纤,尺寸和同心度误差<2um。