[科普中國(guó)]-硫化物光纖

硫化物光纖主要有As-S和Ge-S兩種系列，其中以三硫化二砷為基質(zhì)的光纖的化學(xué)和溫度的穩(wěn)定性較好。在3～5μm和8～12μm的波段范圍有良好的透過(guò)性能。但由于材料提純，制作工藝等方面的困難；一般的硫化物紅外光纖的損耗值為1～5dB/m的范圍。加上光纖的光學(xué)和機(jī)械性能又不盡如人意。所以直至目前仍是性?xún)r(jià)比低，應(yīng)用面窄1。

概述20世紀(jì)60年代中期，硫化物玻璃光纖是被拉制的第一種IR光纖。硫化物光纖分為三類(lèi)：硫化物、硒化物和碲化物。一種或多種硫元素，如As、Ge、Sb、Ga、Al、Si等混合形成具有兩個(gè)或多個(gè)組成的玻璃。與氧化物玻璃相比，硫化物玻璃具有的低的軟化溫度趕得上氟化物玻璃的軟化溫度。硫化物玻璃是極穩(wěn)定的。耐用，且對(duì)潮氣不敏感。這些玻璃和其它IR光纖玻璃之間的主要差別是它們?cè)诳梢?jiàn)光區(qū)不能很好的傳輸，而且它們的折射率是十分的大。此外，絕大多數(shù)的硫化物玻璃具有一個(gè)相當(dāng)大的dn/dT。這個(gè)事實(shí)限制了光纖激光功率處理能力。通常，業(yè)已證實(shí)硫化物玻璃光纖是漸消波耦合傳感器和IR光纖圖像束的最佳備選傳輸介質(zhì)2。

制備硫化物玻璃是將高純（>6個(gè)的純度）原料元素組合（一個(gè)安瓿）放入熔爐搖動(dòng)加熱約10個(gè)小時(shí)。在熔融和混合后，玻璃淬冷，用棒管法或旋轉(zhuǎn)澆鑄法來(lái)制造玻璃預(yù)制棒。預(yù)制棒拉制光纖包括拉制芯-包層預(yù)制棒或只有纖芯的預(yù)制棒。對(duì)于只有纖芯的預(yù)制棒的拉制，既可以在拉絲時(shí)，在光纖上擠上一層軟的氟化物包層，又可以在預(yù)制棒上先套上一個(gè)聚四氟乙烯包層再進(jìn)行拉絲。坩堝拉絲也是采用的2。

氟化物光纖氟化物光纖（fluoride glass-based fiber）的主要成分是ZrF4，其最小理論損耗值是0.01dB/km，比石英質(zhì)光纖低。此外氟化物光纖還具有以下特點(diǎn)：非線(xiàn)性折射率低、負(fù)溫度系數(shù)（dn/dt）、材料豐富。但由于材料的純度和加工工藝問(wèn)題，其損耗的實(shí)際值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過(guò)理論值約四個(gè)數(shù)量級(jí)，約1dB/m。所以目前氟化物光纖的應(yīng)用面很窄。雖然如此，氟化物光纖的前景仍然看好。目前應(yīng)用最廣的是基于ZrF4的氟化物玻璃，一般稱(chēng)之為ZBLAN1。

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張尉 - 副教授 - 西南大學(xué)