近红外光谱仪光纤

什么是近红外光谱仪光纤？

　　近红外光谱仪（NIR）是一种光谱分析技术，用于研究在光谱的近红外区域（约700-2500纳米）发生的分子振动和旋转过程。近红外光谱仪在化学、生物学、药学、食品工业和其他领域具有广泛的应用。近红外光谱仪中使用的光纤是一种特殊类型的透光光纤，设计用于在近红外区域传输光信号。

　　在近红外光谱仪中，光纤的主要作用是连接光源、样品和探测器。光从光源发出，通过光纤传输到样品，并在与样品发生相互作用后传输回探测器。尽管光纤通常用于在显微镜和其他光学设备中引导光线，它们在近红外光谱仪中也发挥着重要作用。它们可以实现灵活的光路设计、远程传输和多通道检测等功能。

　　光纤在近红外光谱系统中通常是由一种特别设计的材料（如石英）制造的，它须允许近红外波段的光通过，并具有足够的强度和灵活性。此外，这些光纤在接口点处通常会有一定的优化设计，以提高其在样品接触点的光输送效率和信号采集能力。

　　在使用光纤进行光谱测量时，还需注意光纤的传输损耗和环境对光纤特性的影响，确保测量数据的准确性和重现性。

光纤在近红外光谱仪的作用？

　　在近红外光谱仪中，光纤的主要作用是传输光信号和连接仪器的各个部分，包括光源、样品和探测器。具体来说，光纤在近红外光谱仪中有以下几个作用：

　　高度灵活性：光纤在近红外光谱仪中提供了很高的灵活性。它们使得在紧凑或难以操作的空间中进行光谱分析成为可能，同时避免了传统光路设计在这些场景下可能遇到的困难。

　　远程传输：光纤可以在很长的距离上传输光信号，而且损失小。这使得近红外光谱仪可以在远离样品的地方进行光谱测量，例如在实验室之外对样品进行在线或实时监测。

　　多通道检测：光纤允许同时从多个样品或多个检测点收集光信号。这可以减少实验时间，提高仪器的检测效率，并为复杂的光学分析平台提供支持。

　　易于集成：光纤的特性使得它们非常适合集成到各种光谱仪器中，包括便携式、实验室和工业型的近红外光谱仪。这为研究人员提供了更多定制化的解决方案，以适应各种应用需求。

　　降低对环境的干扰：在某些情况下，使用光纤可以降低对环境的依赖，例如通过隔离可能对光谱系统产生干扰的外部环境因素（如振动、温度波动等）。

　　综上所述，光纤在近红外光谱仪中发挥了重要作用。它们不仅提供了有效的光信号传输，还使得光谱仪更加灵活、实用且易于集成。

选择近红外光谱仪光纤注意事项？

　　在选择用于近红外光谱仪（NIR光谱仪）的光纤时，您需要关注以下几个关键因素，以确保光纤与您的应用需求和器件相匹配：

　　光纤类型：根据您的应用需求和传输距离，选择单模光纤（SMF）或多模光纤（MMF）。单模光纤常用于长距离传输，而多模光纤适用于短距离传输。

　　波长范围：选择覆盖近红外波段（约700-2500纳米）的光纤。石英光纤和低羟基石英光纤在这个波长范围内具有良好的透过率。

　　芯径：选择适当的芯径大小以满足您的光学传输需求。在多模光纤中，常见的芯径有50μm、100μm、200μm、400μm等。较小的芯径能提供较高的空间分辨率；较大的芯径能捕获更多的信号。

　　数值孔径：数值孔径（NA）表示光纤的接受光线的能力。较高的NA意味着光纤可以接收更大角度的光，从而提高光信号的采集能力。常见的NA值为0.22和0.37。选择适当的NA以满足您的光信号采集需求。

　　外径和光纤外套：根据环境条件和操控要求，选择适当的外径和外套材料。常见的外套材料有聚氨酯、螺旋不锈钢护套，以及聚亚安腈等。外套材料的选择还需考虑耐磨、耐高温、抗化学腐蚀等性能。

　　插入损耗：插入损耗是指光纤中光信号在传输过程中的衰减。较低的插入损耗意味着更高的光传输效率。在购买光纤时，请仔细审核损耗参数。

　　连接器类型：根据您的光谱仪和配套设备的接口要求，选择合适的连接器类型，如FC、SC、ST、SMA等。

　　温度范围：根据您的实际应用环境及需求，确保光纤能在所需的温度范围内稳定工作。

近红外光谱仪光纤的规格需要根据客户实际需求加工，我们可以提供设计方案并设计图纸，样品仅供测试！

近红外光谱仪光纤内部光纤（以下光纤可根据实际情况选择）

研磨角度类型：

　　PC型（Physical Contact）------插芯端面为球面，RL>40dB

　　UPC型（Ultra PC）---插芯端面为微球面,RL>50dB

　　APC型(Angled PC）---插芯端面为斜球面（常见的为8度角），RL>60dB

PC端面

UPC端面

APC端面

光纤的结构

纤芯

　　1)位置：光纤的中心部位

　　2)材料：高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂(GeO2，P2O5)，作用是提高纤芯折射率(n1)，以传输光信号

包层

　　1)位置：位于纤芯的周围

　　2)材料：高纯度SiO2，极少量掺杂剂(如B2O3)的作用则是适当降低包层折射率(n2)，使之略低于纤芯折射率，使得光信号能约束在纤芯中传输

涂覆层

　　1)位置：位于光纤的最外层

　　2)结构和材料：包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层

　　a)一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料

　　b)缓冲层一般为性能良好的填充油膏(防水)

　　c)二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物

　　3)作用：保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用

　　光纤最小弯曲半径

　　引言

　　光纤是一种传输光信号的重要媒介，它具有高带宽、低延迟和抗干扰等优点，广泛应用于通信、医疗、工业等领域。在光纤的安装和维护过程中，我们需要考虑光纤的最小弯曲半径，以确保光信号的传输质量。

　　光纤最小弯曲半径的定义

　　光纤最小弯曲半径指的是光纤在弯曲过程中所能容忍的最小曲率半径。当光纤的弯曲半径小于最小弯曲半径时，会造成光信号的损失和散射，进而影响光纤通信的质量。因此，不同类型的光纤都有其对应的最小弯曲半径标准。

　　单模光纤的最小弯曲半径标准

　　单模光纤是一种用于传输单一光模式的光纤，其最小弯曲半径标准一般为10倍光纤直径。这是因为单模光纤中，光信号主要沿着光轴传输，对光纤的弯曲比较敏感，较小的弯曲半径会导致光信号的散射和损失。

　　多模光纤的最小弯曲半径标准

　　多模光纤是一种用于传输多种光模式的光纤，其最小弯曲半径标准一般为20倍光纤直径。与单模光纤不同的是，多模光纤中光信号沿着不同的路径传输，对光纤弯曲的容忍度相对较高，因此其最小弯曲半径相对较小。

　　光纤最小弯曲半径的重要性

　　光纤最小弯曲半径的遵守对保证光信号传输质量至关重要。如果光纤的弯曲半径小于最小弯曲半径标准，会导致以下问题：

　　1.光信号损失：光纤的弯曲会导致光信号在弯曲区域发生散射和损失，进而降低信号的传输强度和质量。

　　2.信号衰减和失真：对于频率较高的光信号，弯曲会导致光信号的衰减和相移，进而影响信号的传输速率和精度。

　　3.光纤损坏：较小的弯曲半径会在光纤内部产生过大的应力，进而导致光纤断裂、损坏甚至破裂。

　　因此，遵守光纤最小弯曲半径标准对于确保光纤应用的可靠性和稳定性至关重要。

　　总结

　　光纤最小弯曲半径是保证光纤光信号传输质量的重要因素，不同类型的光纤有其对应的最小弯曲半径标准。遵守光纤最小弯曲半径标准能够有效防止光信号的损失、衰减和失真，同时保证光纤的可靠性和稳定性。在光纤的安装、布线、连接和维护过程中，都需要遵循光纤最小弯曲半径标准，以确保光纤通信的高质量和可靠性。

关于光纤数值孔径NA说明

　　光纤的数值孔径（NA）是一种衡量光纤传输性能的重要参数。它是指光线从光纤的核心射出时，能够有效地被接收到光纤的量。数值孔径是由光纤的折射率差和光线入射角度确定的。

　　数值孔径越大，表示光线从光纤中射出时的扩散能力越强，聚焦能力越低。相反，数值孔径越小，表示光线从光纤中射出时的扩散能力越弱，聚焦能力越强。

光纤损耗问题

即便是在理想的光纤中都存在损耗——本征损耗。

光纤的损耗限制了光信号的传播距离。这些损耗主要包括：

　　1.吸收损耗

　　2.散射损耗

　　3.弯曲损耗

吸收损耗

1.本征吸收：由制造光纤材料本身(如SiO2)的特性所决定，即便波导结构合适而且材料不含任何杂质也会存在本征吸收。

2.原子缺陷吸收：由于光纤材料的原子结构的不完整造成

3.非本征吸收：由过渡金属离子和氢氧根离子(OH－)等杂质对光的吸收而产生的损耗

本征吸收

(1)紫外吸收:

　　光纤材料的电子吸收入射光能量跃迁到高的能级，同时引起入射光的能量损耗，一般发生在短波长范围

(2)红外吸收

　　光波与光纤晶格相互作用，一部分光波能量传递给晶格，使其振动加剧，从而引起的损耗

本征吸收曲线

非本征吸收

光纤制造过程引入的有害杂质带来较强的非本征吸收，OH－和过渡金属离子，如铁、钴、镍、铜、锰、铬等

解决方法：

(1) 光纤材料化学提纯，比如达到 99.9999999%的纯度

(2) 制造工艺上改进。

散射损耗

光纤的密度和折射率分布不均及结构上的不完善导致散射现象

1. 瑞利散射

2. 波导散射

瑞利散射

波导在小于光波长尺度上的不均匀：

       - 分子密度分布不均匀

       - 掺杂分子导致折射率不均匀导致波导对入射光产生本征散射。

瑞利散射一般发生在短波长

波导散射

分类：

1.米氏散射损耗

2.辐射损耗（弯曲损耗）

米氏散射损耗

       定义：理想的光纤具有完整圆柱对称性，实际上纤芯和包层分界面上存在缺陷，芯径发生漂移，使光纤产生附加损耗。在大于光波长尺度上出现折射率的非均匀性而引起的散射。

       措施：制造时控制芯径漂移。

辐射损耗

       定义：当理想的圆柱形光纤受到某种外力作用时，会产生一定曲率半径的弯曲，引起能量泄漏到包层中，这种由能量泄漏导致的损耗称为辐射损耗。

光纤受力弯曲有两类：

1.宏观弯曲：

曲率半径比光纤的直径大得多的弯曲

2.微观弯曲：

光纤轴线产生微米级的高频弯曲

宏弯和微弯对损耗的附加影响

产品定制

       我们可以根据客户不同需求，进行设计、定制、生产各类非标光纤产品，设计人员可以提供客户提供的产品需求信息，将各种选项纳入设计，不但可以定制不同接头规格和护管类型，也可以选取不同光纤以确保光学性能，除纯石英纤芯光纤外，我们也可以提供硼酸盐玻璃光纤，ESKA 塑料光纤等产品，以便满足客户预算需求。我们具备全系列机械加工和精雕机设备，可以充分满足定制器件的精细加工、短时打样、批量加工等灵活需求。

跳线定制类型

圆形光纤束

       用于耦合到光源

线型光纤束

圆形到线形光纤束

　　圆形光纤束用来提高进入到光谱仪和其它带入射狭缝的光学器件的耦合效率。

　　线形符合入射狭缝的形状，因此能增加入射到器件的光线数量。

　　线形末端也可以用作线形光源。

分叉光纤束：双光纤

　　1.将一个样品的通道宽带发射导入多个探测器中

　　2.荧光显微发射的集光

　　3.光谱学

　　4.照明

分叉光纤束：圆形对圆形

探测光纤束

　　光纤束探针是针对测量漫反射和镜面反射、色彩、荧光以及后向散射(固体，液体和粉末状)进行优化设计的。光纤束被分为两路，一路将光从光源传输给样品，一路将样品反射光传输给光谱仪，参考分支直接将光从光源处传输给另一光谱仪。

集束光纤