可用于紫外大功率光傳輸?shù)囊盒竟饫w

可用于紫外大功率光傳輸?shù)囊盒竟饫w

南京春亮照明科技有限公司

南京春亮照明科技是專業(yè)生產(chǎn)各類(lèi)傳光光纖的高科技公司。

一，液芯光纖的介紹：

液芯光纖也叫液芯光導(dǎo)管，是一種全新的光纖品種，與傳統(tǒng)的光纖相比，有著優(yōu)異的光學(xué)性能。雖然液芯光纖的品種較少，但用途比較廣，特別是在紫外光固化行業(yè)。

液芯光纖是一種新型結(jié)構(gòu)的光傳輸元件，它采用液體材料作為芯、聚合物材料作為光學(xué)包層和保護(hù)層。具有大芯徑、大數(shù)值孔徑、光譜傳輸范圍廣、光譜傳輸效率高等特點(diǎn)。特別是該種光纖的芯截面完全由同一種材料構(gòu)成，可以避免玻璃或石英光纖傳光束中因單壁集束時(shí)的空隙率引起的耦合損耗，能夠傳輸數(shù)百瓦的光輻射而不被損壞。不存在玻璃或石英光纖傳光束固使用中的反復(fù)彎曲導(dǎo)致的日益嚴(yán)重的斷絲和傳光效率下降的問(wèn)題。

二，液芯光纖的種類(lèi)和用途：

根據(jù)液芯光纖的傳光光譜，可實(shí)用的液芯光纖分為五大系列：250系列、300系列、380系列、700

系列和2000系列，各系列的液芯光纖的透過(guò)光譜圖

如上圖所示，各系列液芯光纖的性能和用途見(jiàn)表1。

值得重點(diǎn)提及的是液芯光纖300系列，也即(315~400 nm)紫外液芯光纖。因?yàn)樵谧贤夤獠ǘ?span>

有著良好的傳光性，并且相對(duì)容易生產(chǎn)，成本低。

2．1 優(yōu)異的光學(xué)性能

液芯光纖采用透明液體作為芯料，因而芯料的選擇范圍相當(dāng)廣泛，可以針對(duì)不同的傳輸波長(zhǎng)范圍

的要求，選擇相應(yīng)的液體單質(zhì)或溶液體系，以達(dá)到最佳的光傳輸效率。其光譜傳輸波長(zhǎng)范圍通常可以從紫外區(qū)的200 nm到近紅外的3 u m。以波長(zhǎng)365 nm的傳光效率為例，液芯光纖最高可達(dá)85％以上，而普通的石英光纖傳光束最高僅為60％左右。數(shù)值孔徑是光纖光學(xué)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，反映光纖接收光線的能力。通常對(duì)于能量傳輸型光纖而言，數(shù)值孔徑越大，耦合效率就越高，接收到的光能量也就越大。液芯光纖在數(shù)值孔徑方面也具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。它的數(shù)值孔徑可以根據(jù)使用要求，通過(guò)改變芯料配方進(jìn)行靈活的調(diào)整，且數(shù)值孔徑通常都較高，達(dá)No．5以上，而一般的多模石英光纖的數(shù)值孔徑大多低于0．37。

液芯光纖在它的有效通光截面上是一個(gè)整體，可以認(rèn)為其“填充率”為100％，不存在因填充率不

足而引起的耦合損耗，并且，其芯徑通常在3mm至10 mm甚至更大，因而有效通光口徑是所有光纖品種中最大的，相對(duì)而言，傳統(tǒng)的用于光能量傳輸?shù)拇罂趶焦饫w傳光束的有效通光口徑則要小得多，因此，液芯光纖具有最大的有效通光口徑，如圖2所示。由于光纖傳光束是由光纖原絲集束膠合而成，所以既使做到最緊密排列，其光纖絲的填充率也只有80％左右，也就是說(shuō)會(huì)有20％的不可避免的填充損耗，這是光纖傳光束不可克服的一個(gè)缺點(diǎn)，因此，液芯光纖具有較高的傳光效率，如圖3所示。

普通光纖束 液芯光纖

圖2 液芯光纖與光纖束的有效通光面積的比較

2．2 優(yōu)異的機(jī)械性能

液芯光纖內(nèi)部是可以自由流動(dòng)的液體，外部是柔性的聚合物軟管，因此，當(dāng)液芯光纖被彎曲時(shí)，外層軟管所承受的應(yīng)力可以由內(nèi)部液體向周?chē)鷤鬟f而很快得到釋放。這使得液芯光纖具有良好的可撓性，可靠性較高。相反，傳統(tǒng)的光纖束是由脆性的玻璃或石英光纖制成，光纖束在過(guò)度或頻繁彎曲的情況下，往往出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，從而導(dǎo)致光傳輸效率下降甚至整根光纖束的損壞。

2．3 較高的生產(chǎn)效率，較低的生產(chǎn)成本制作普通石英或玻璃光纖束時(shí)，隨著其口徑的增大，光纖單絲的用量呈幾何級(jí)數(shù)增加，拉制光纖單絲的工作量也呈幾何級(jí)數(shù)上升，生產(chǎn)成本也隨之增加，同時(shí)，為了保證大口徑光纖束的彎曲性能，還要求光纖單絲的直徑要更小，才不至于在光纖柬彎曲時(shí)被折斷，相應(yīng)的拉絲工作量變得更大，制作周期也更長(zhǎng)；相對(duì)而言，液芯光纖的生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)單，雖然芯料制各的技術(shù)含量較高，難度較大，但主要是依靠高效的提純工藝和裝備來(lái)完成，比較適合于大批量生產(chǎn)，而且，芯料的產(chǎn)出能力可以靈活控制，生產(chǎn)作業(yè)的工作量并不與光纖的口徑呈直接的幾何級(jí)數(shù)關(guān)系，再者，光纖的后續(xù)灌裝、密封等工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，制作周期短，生產(chǎn)成本較低，因而附加值也較高，是一種性價(jià)比較高的產(chǎn)品。

3 液芯光纖的缺點(diǎn)

3．1 液芯光纖有細(xì)度和長(zhǎng)度的限制

液芯光纖對(duì)于芯徑大的普通傳光束是有很大的優(yōu)越性，但由于制作結(jié)構(gòu)的限制，液芯光纖作得不可能無(wú)限制的細(xì)，也不能作得很長(zhǎng)，據(jù)資料可查，現(xiàn)全世界最細(xì)的可實(shí)用的液芯光纖的通光芯徑是

2 mm，最長(zhǎng)的可實(shí)用的液芯光纖是30 m，而一般的石英光纖為0．1～1 mm，玻璃光纖可以作到O．03～

0．05 IIIII，甚至更細(xì)，石英光纖和玻璃光纖在單絲的情況下，長(zhǎng)度可以作到幾千米。

3．2 液芯光纖使用壽命比較短

一般的石英光束的使用壽命在3～4年，最長(zhǎng)可達(dá)1O年之久，玻璃光束的使用壽命更長(zhǎng)，不是機(jī)械

損害的情況下，壽命可達(dá)1O年以上，而一般的液芯光纖的使用壽命在1～2年，在和大功率的光源配套使用時(shí)，其壽命更低，有的在500,--,1 000 h之內(nèi)。

3．3 液芯光纖的使用溫度范圍比較窄

液芯光纖的芯料是無(wú)機(jī)鹽溶液或是有機(jī)物溶劑，都有沸點(diǎn)和結(jié)晶溫度的限制，因此，液芯光纖都有使用溫度的限制，一般在一5～35℃。

4 液芯光纖的種類(lèi)和技術(shù)性能：

6 結(jié)論

液芯光纖是一種全新的、特種光纖有著優(yōu)異的光學(xué)性能，雖然品種少，但應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，尤其是在紫外光傳輸上有著很大的優(yōu)越性，在國(guó)外是一種比較成熟的行業(yè)，技術(shù)水平發(fā)展得很高，近年來(lái)，我國(guó)也不斷地進(jìn)行研制，南京春亮照明科技有限公司致力于光纖技術(shù)的研究。相信通過(guò)不斷進(jìn)取，是能夠早日縮短和國(guó)外的差距，推動(dòng)我國(guó)的特種光纖和UV光固化行業(yè)的發(fā)展。