RP 系列激光分析设计软件 | 光纤包层

一根光纤通常具有某种纤芯。纤芯周围的区域被称为光纤包层。

图1: 光可以被发射到光纤的纤芯中，纤芯被包层包围。

对于不是简单的阶跃折射率光纤，但具有更复杂的折射率分布的光纤，人们通常认为包层仅仅是折射率开始保持不变的区域-直到外包层半径，例如，在那里可以有空气或一些聚合物涂层。

对于单模光纤，包层通常比纤芯覆盖的面积大得多，但对于一些多模光纤来说，情况可能正好相反。

通常情况下，包层是由光纤预制棒拉制而成，与纤芯一起制作。

包层直径

光纤包层的直径通常选择为125微米，这是一个标准值，因为它既大到足以使光纤足够稳定，又小到足以允许大幅弯曲。虽然它通常与导向特性无关，但它仍然具有重要的实际意义:

• 当纤维变得更粗时，当人们试图弯曲它们时，它们更容易断裂。然而，增加包层直径有时是必要的，例如对于高功率器件或具有更多纤芯数的多芯光纤。
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• 许多光纤工具，如光纤剥离器和熔接机，都是针对 125 μ m 的标准包层直径进行优化的，因此可能不能很好地适用于非标准光纤直径。
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• 当两根光纤包层直径不同时，熔接和机械熔接通常比较困难。然而，对于此类案件有特殊的解决方法。

在从预制棒中拉出光纤的过程中，包层直径通过反馈系统保持恒定，该反馈系统连续测量拉出的光纤的直径并适当地调整拉伸速度。

包层的数值孔径

光纤的数值孔径通常被认为是一个施加在纤芯/包层界面上的值。然而，可以指定包层的数值孔径，例如考虑包层与包层外涂层之间的界面。

石英光纤

在石英光纤的情况下，包层通常由纯二氧化硅组成，而纤芯则掺杂了锗酸盐，以实现一定程度的折射率增加。在其他情况下，例如通常在大芯径多模光纤中，可以有一个未掺杂的纤芯和一个指数衰减的包层，其中折射率有所降低，例如氟或硼掺杂。

双包层光纤

所谓的双包层光纤，除了外包层外，还具有泵浦包层(或内包层)，可以向其中注入泵浦光，例如用于光纤放大器。

光子晶体光纤的空气包层

一些光子晶体光纤具有空气包层。这是一种被主要由空气组成的障碍物包围的光纤包层。

纤芯和包层中的光

光纤纤芯可以引导光，使得光主要在纤芯中传播，但是一些更小或更大部分的光功率可以在刚好围绕纤芯的区域中传播，即稍微延伸到包层中。通常，这一比例只有百分之几，但在某些情况下——主要是在光纤接近模式截止的情况下，可能会大得多。

此外，还有一些包层模式可以覆盖大部分包层区域。

在许多情况下，人们试图仅将光发射到光纤的导模中，而不是任何包层模中。然而，由于不完美的发射，或者后来由于光纤的过度弯曲（→弯曲损耗）或者由于纤芯的不均匀性(特别是对于低NA光纤)，大量功率可能进入包层模式。