热膨胀芯(TEC)光纤跳线

特性

热膨胀芯增大了模场直径(MFD)，便于耦合

不仅更容易进行自由空间耦合，还能保持单模光纤的光学性能

工作波长范围：980 - 1250 nm或1420 - 1620 nm

光纤的TEC端镀有增透膜，以减少耦合损耗

库存的光纤跳线：

2.0 mm窄键FC/PC(TEC)到FC/PC接头

2.0 mm窄键FC/PC(TEC)到FC/APC接头

具有带槽法兰的Ø2.5 mm插芯到可以剪切的裸纤

如需定制配置，请联系技术支持

Thorlabs的热膨胀芯(TEC)光纤跳线进行自由空间耦合时，对位置的偏移没有单模光纤那样敏感。利用我们的Vytran®
光纤熔接技术，通过将传统单模光纤的一端加热，使超过2.5 mm长的纤芯膨胀，就可制成这种光纤。在自由空间耦合应用中，光纤经过这样处理的一端可以接受模场直径较大的光束，同时还能保持光纤的单模和光学性能(有关测试信息，请看耦合性能标签)。TEC光纤经常应用于构建基于光纤的光隔离器、可调谐波长的滤光片和可变光学衰减器。

我们库存有带TEC端的多种光纤跳线可选。我们提供两种波长范围：980 nm - 1250 nm 和1460 nm - 1620 nm。光纤的TEC端镀有增透膜，在指定波长范围内平均反射率小于0.5%，可以减少进行自由空间耦合时的损耗。光纤的这一端具有热缩包装标签，上面列出了关键的规格。接头选项有2.0 mm窄键FC/PC或FC/APC接头、Ø2.5 mm插芯且可以剪切熔接的裸光纤。Ø2.5 mm插芯且可以剪切的光纤跳线具有Ø900 µm的护套，而FC/PC与FC/APC光纤跳线具有Ø3 mm的护套(请看右上表，了解可选的组合)。

我们也提供定制光纤跳线。更多信息，请联系技术支持。

自由空间耦合到P1-1550TEC-2光纤跳线

光纤跳线镀有增透膜的一端适合自由空间应用(比如，耦合)，如果与其他接头端接触，会造成损伤。此外，由于镀有增透膜，TEC光纤跳线不适合高功率应用。

清洁镀增透膜的接头端且不损坏镀膜的方法有好几种。将压缩空气轻轻喷在接头端是比较理想的做法。其他方法包括使用浸有异丙醇或甲醇的无绒光学擦拭纸或FCC-7020光纤接头清洁器轻轻擦拭。但是请不要使用干的擦拭纸，因为可能会损坏增透膜涂层。

耦合性能

由于TEC光纤一端的纤芯直径膨胀，进行自由空间耦合时，它们对位置的偏移没有标准的单模光纤那样敏感。为了进行比较，我们改变x轴和z轴上的偏移，并测量自由空间光束耦合到TEC光纤跳线和标准光纤跳线时的耦合损耗(如右图所示)。使用C151TMD-C非球面透镜，将光耦合到标准光纤和TEC光纤。在980 nm 和1064 nm下，测试使用1060XP光纤的跳线和P1-1060TEC-2光纤跳线，同时，在1550 nm下，测试使用1550BHP光纤的跳线和P1-1550TEC-2光纤跳线。通过MBT616D 3轴位移台，让光纤跳线相对于入射光移动。

下面的曲线图展示了所测光纤跳线的光纤耦合性能。一般而言，对于相同的x轴或z轴偏移，TEC光纤跳线比标准跳线的耦合损耗低。而在x轴或z轴偏移为0 µm 时，标准跳线与TEC跳线的性能相似。总而言之，这些测试结果表明，TEC光纤对光纤位置的偏移远远没有标准光纤那样敏感，同时还能在佳光纤位置保持相同的耦合损耗。请注意，这些测量为典型值，由于制造公差的存在，不同批次跳线的性能可能有所差异。

测量耦合性能装置的示意图。

上图显示了用于测量耦合性能的测试装置。

1060XP标准光纤和P1-1060TEC-2热膨胀芯光纤之间的耦合性能比较图。

1060XP标准光纤和P1-1060TEC-2热膨胀芯光纤之间的耦合性能比较图。

11550BHP标准光纤和P1-1550TEC-2热膨胀芯光纤之间的耦合性能比较图。

损伤阀值

激光诱导的光纤损伤

以下教程详述了无终端(裸露的)、有终端光纤以及其他基于激光光源的光纤元件的损伤机制，包括空气-玻璃界面(自由空间耦合或使用接头时)的损伤机制和光纤玻璃内的损伤机制。诸如裸纤、光纤跳线或熔接耦合器等光纤元件可能受到多种潜在的损伤(比如，接头、光纤端面和装置本身)。光纤适用的大功率始终受到这些损伤机制的小值的限制。

虽然可以使用比例关系和一般规则估算损伤阈值，但是，光纤的绝损伤阈值在很大程度上取决于应用和特定用户。用户可以以此教程为指南，估算大程度降低损伤风险的安全功率水平。如果遵守了所有恰当的制备和适用性指导，用户应该能够在指定的大功率水平以下操作光纤元件；如果有元件并未指定大功率，用户应该遵守下面描述的"实际安全水平"该，以安全操作相关元件。可能降低功率适用能力并给光纤元件造成损伤的因素包括，但不限于，光纤耦合时未对准、光纤端面受到污染或光纤本身有瑕疵。关于特定应用中光纤功率适用能力的深入讨论，请联系技术支持techsupport-cn@thorlabs.com。

空气-玻璃界面的损伤

空气/玻璃界面有几种潜在的损伤机制。自由空间耦合或使用光学接头匹配两根光纤时，光会入射到这个界面。如果光的强度很高，就会降低功率的适用性，并给光纤造成**性损伤。而对于使用环氧树脂将接头与光纤固定的终端光纤而言，高强度的光产生的热量会使环氧树脂熔化，进而在光路中的光纤表面留下残留物。

损伤的光纤端面

未损伤的光纤端面

裸纤端面的损伤机制

光纤端面的损伤机制可以建模为大光学元件，紫外熔融石英基底的工业标准损伤阈值适用于基于石英的光纤(参考右表)。但是与大光学元件不同，与光纤空气/璃界面相关的表面积和光束直径都非常小，耦合单模(SM)光纤时尤其如此，因此，对于给定的功率密度，入射到光束直径较小的光纤的功率需要比较低。

右表列出了两种光功率密度阈值：一种理论损伤阈值，一种"实际安全水平"。一般而言，理论损伤阈值代表在光纤端面和耦合条件非常好的情况下，可以入射到光纤端面且没有损伤风险的大功率密度估算值。而"实际安全水平"功率密度代表光纤损伤的低风险。超过实际安全水平操作光纤或元件也是有可以的，但用户必须遵守恰当的适用性说明，并在使用前在低功率下验证性能。

计算单模光纤和多模光纤的有效面积单模光纤的有效面积是通过模场直径(MFD)定义的，它是光通过光纤的横截面积，包括纤芯以及部分包层。耦合到单模光纤时，入射光束的直径必须匹配光纤的MFD，才能达到良好的耦合效率。

例如，SM400单模光纤在400 nm下工作的模场直径(MFD)大约是Ø3 µm，而SMF-28 Ultra单模光纤在1550 nm下工作的MFD为Ø10.5 µm。则两种光纤的有效面积可以根据下面来计算：

SM400 Fiber:Area= Pi x (MFD/2)2
= Pi x (1.5µm)2
= 7.07 µm2= 7.07 x 10-8cm2
SMF-28 Ultra Fiber:
Area = Pi x (MFD/2)2
= Pi x (5.25 µm)2= 86.6 µm2= 8.66 x 10-7cm2

为了估算光纤端面适用的功率水平，将功率密度乘以有效面积。请注意，该计算假设的是光束具有均匀的强度分布，但其实，单模光纤中的大多数激光束都是高斯形状，使得光束中心的密度比边缘处更高，因此，这些计算值将略高于损伤阈值或实际安全水平对应的功率。假设使用连续光源，通过估算的功率密度，就可以确定对应的功率水平：

SM400 Fiber:
7.07 x 10-8cm2x 1MW/cm2= 7.1 x10-8MW =71
mW
(理论损伤阈值)
7.07 x 10-8cm2x 250 kW/cm2= 1.8 x10-5kW = 18
mW
(实际安全水平)

SMF-28 UltraFiber:
8.66 x 10-7cm2x 1MW/cm2= 8.7 x10-7MW =870mW
(理论损伤阈值)

8.66 x 10-7cm2x 250 kW/cm2= 2.1 x10-4kW =210
mW
(实际安全水平)

多模(MM)光纤的有效面积由纤芯直径确定，一般要远大于SM光纤的MFD值。如要获得佳耦合效果，Thorlabs建议光束的光斑大小聚焦到纤芯直径的70 - 80%。由于多模光纤的有效面积较大，降低了光纤端面的功率密度，因此，较高的光功率(一般上千瓦的数量级)可以无损伤地耦合到多模光纤中。