反射式光纤探头

　　反射式光纤探头是一种用于测量的传感器，它利用光纤将光定向到目标表面，并收集反射回来的光到检测仪器中。这种探头设计使得测量可以在物理访问受限或恶劣环境下进行。和放射式（漫反射式）光纤探头不同的是，反射式光纤探头更适合用于光滑、光亮或具有较高反射率的表面。

　　工作原理

　　反射式光纤探头的工作原理大致如下：

　　1.光源发射光线：一个光源，如LED或激光，将光通过光纤发送到目标上。

　　2.光线反射：光线遇到目标表面后反射。

　　3.收集反射光：与发射光纤相邻的接收光纤收集反射回来的光。

　　4.数据分析：收集到的光被传递到检测装置（如光谱仪）中，通过分析反射光的特性（强度、波长变化等）来获取有关目标表面的信息。

　　设计特点

　　在反射式光纤探头的设计中，可能包括以下特点：

　　1.同轴设计：发射和接收光纤沿同一轴心布置，提高反射光的收集效率。

　　2.角度设计：可以设计成特定角度以优化对目标表面的反射光收集。

　　3.聚焦元件：可以包括透镜或其他聚焦机制以聚焦发射光并集中反射光至接收光纤。

　　应用领域

　　由于其设计特点，反射式光纤探头广泛应用于许多领域，包括但不限于：

　　1.颜色测定：在生产控制中测定物体的颜色。

　　2.距离测量：通过测量反射光的时间延迟或强度变化来确定距离。

　　3.结构检测：检查材料或组件表面的完整性和质量。

　　4.光谱分析：量化样品的光谱特性，识别化学组成。

　　技术设计考虑

　　设计反射式光纤探头时，需要考虑以下几点：

　　1.传感器与目标的距离：需要根据应用调整以获得合适的反射率和信号质量。

　　2.环境适应性：探头的封装应根据使用环境的要求设计，诸如抗化学腐蚀、防水、防振等因素都要考虑。

　　3.探头材料：通常，光纤探头可以由不同的材料制成，比如塑料、玻璃甚至是特殊合金，以适应不同应用中的化学兼容性和机械强度需求。

　　4.光源和探测器的选择：需要选择适当的光源和探测器来适应测量的光谱范围和反射率。

　　反射式光纤探头非常适合用于那些需要准确、非侵入式测量的应用中，尤其在直接接触目标物体困难或不可能时，比如在高速旋转的轴或者在特殊温度条件下。

在设计或选择反射式光纤探头时，以下参数是需要特别注意的：

　　1.数值孔径（NA）：光纤的数值孔径决定了光纤接受光的能力。较大的NA意味着可以捕获更多的反射光，增加信号强度，但也可能导致分辨率降低。

　　2.工作距离：探头与目标之间的合适的操作距离。这个距离需要足够近，以确保更多量的反射光可以被接收光纤采集，但也要足够远，以避免物理接触或热损伤。

　　3.探头直径和配置：直径影响到探头与目标的物理尺寸适配性，以及它能够在特定距离内投射和接收的光束大小。

　　4.光纤的材质和弯曲半径：探头使用的光纤应具有适当的弯曲半径和耐化学腐蚀性，以确保在预定范围内能够安全弯曲且不会损伤。

　　5.光谱响应：探头和连接的设备（LED、激光器、光谱仪等）应针对感兴趣的光谱范围进行优化。

　　6.环境因素：光纤探头将会暴露在什么环境下？考虑温度、湿度、化学腐蚀、物理冲击和压力等条件。

　　7.聚焦机制：如果探头包括透镜或其它聚焦元件，需要根据使用距离和所需解析度来选择正确的焦距。

　　8.光源类型：选择的光源应当匹配探头的设计，确保有足够的亮度和正确的波长范围。

　　9.耦合效率：发射光纤和接收光纤的配置将决定耦合效率，即有多少反射光能够被接收。

　　10.信号处理：信号放大、滤波和处理对于提高探头性能至关重要。确保系统中的电子组件能够处理探头传回的信号。

       11.机械强度：在某些应用中，光纤探头可能需要具有较高的机械强度以耐受高负载或冲击。

　　12.光纤端面的处理：端面的处理（比如抛光）会影响到反射率和测量精度。

　　了解和评估这些参数有助于选择或设计出合适的反射式光纤探头，以确保在特定应用中获得合适性能。

反射式光纤探头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！

反射式光纤探头内部光纤（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

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