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waterbaby

幸福乐园

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[转自旧版精华帖]大家有过光纤被高功率激光烧坏的情形吗？

本帖被 waterbaby 设置为精华(2008-02-15)

youcanseeme
修行: 初级站友
第1 贴．发表时间: 04-12-09 10:55
高功率激光（19W）在光纤中传输时（曾经实验两天安然无恙），突然将光纤烧坏！
而且是将纤芯烧坏，包层和涂覆层却安然无恙。
不知道是什么原因？
不知道大侠们有没有类似的经验？
谢谢！

aeven
修行: 一般站友
第2 贴．发表时间: 04-12-09 11:02
没有碰到过，一直没有用过这么高的光功率在光纤中传输。不知道你是如何判断是纤芯烧坏了。

第七天堂
修行: 中级会员
第3 贴．发表时间: 04-12-09 11:13
没有，想听听，期待Ing，呵呵。

Member
修行: 孩子王
第4 贴．发表时间: 04-12-10 01:12
能问一下是什么样的光纤吗？单模还是多模？单模普通还是单模大纤心？使用什么波长？980nm？估计你是这个波长的，我们的一个客户曾经让我们帮忙做一种很特殊的跳线，是单模大纤心的，他们曾经和我们反映过类似的问题，但是不是这个，光纤被烧断了，我曾经将跳线解刨了看，发现断口都糊了！没有发现类似你说的情况。而且他们使用的是6W的光强。

optoelectronic
修行: 高级站友
第5 贴．发表时间: 04-12-12 08:52
不知是否端面，如果端面脏了，有灰尘，发热量大，就可能烧坏光纤。
如果中间，不知道youcanseeme怎么看见或者判断的，也许光纤不均匀。

shaben
修行: 离恨宫宫主
第6 贴．发表时间: 04-12-14 11:01
傻笨同意光纤端面烧坏的看法，至于纤芯，如果开始两天正常，那么不应该烧毁纤芯，除非突然引入一个大的损耗（例如弯曲等），而损耗的光强不会消失，根据能量守恒，这部分能量应该转化为热能（光纤原来不烧毁是因为透明损耗小，所以产生的热量小），对于一个很小体积的光纤那么大的热不能散出去，就会烧毁。

youcanseeme
修行: 初级站友
第7 贴．发表时间: 04-12-16 01:44
谢谢大家的讨论！呵呵，这几天忙着没过来！
我们的情况是这样的：
所用光纤为单模光纤，问题出在一个焊点处。事后发现，焊点处被烧糊，焊点一端（A）包层被烧坏，但是很短的一段距离，这段距离过后，光纤无损坏；另一端（B）则是纤芯被烧坏，距离特别长，目前能测到的地方均被烧坏，但奇怪的是包层完好无损，表面看起来跟好光纤一个样！

seeme猜测是由于光纤在高功率下使用时间过长，导致焊点处产生缺陷，致使激光在A端产生泄漏，所以烧坏包层，由于泄漏很快，所以只烧坏很短的一段距离；而在B端，激光被反射回纤芯，故仅对纤芯产生作用。
偶很奇怪的是，是什么机理导致纤芯被烧坏？

youcanseeme
修行: 初级站友
第8 贴．发表时间: 04-12-16 01:51
引用:最初由 aeven 发布
没有碰到过，一直没有用过这么高的光功率在光纤中传输。不知道你是如何判断是纤芯烧坏了。
我们只是将光纤剥除后在熔接机中观察了一下，很明显的！

youcanseeme
修行: 初级站友
第9 贴．发表时间: 04-12-16 01:59
引用:最初由 Member 发布
按照我的理解，15W的激光把纤心烧坏，那么包层应该是保不住的，应该被熔断，但是按照楼主的说法，包层没有什么问题我就很奇怪了，因为这个情况发生，他导致的直接后果就是光源也被烧掉，因为这个现象在做工业使用的激光装置里面是经常发生的。如果说纤心本身有缺陷，假设这个缺陷会吸收热量，那么这个点将急剧的升温，不知道楼主有没有相关的经验，只要有缺陷，激光一打开，光纤立即就翘了！还有就是检测的问题，楼主怎么判断是纤心被烧掉了呢？在什么位置？损坏的程度？为什么损坏？有一些问题还不是很清楚，希望楼主说的再明白一点，因为我看见过的传输高功率激光的光纤要么是3毫米光缆的，要么是带金属套管的，目的就是为了防止出现意
有很多问题也是我们搞不明白的地方！我觉得有一点可以解释，就是开始的时候光纤并没有缺陷，随着光纤在高功率条件下的持续工作，导致在焊点处产生缺陷，故导致烧毁。
至于判断纤芯的情况，我们是将光纤剥除后在熔接机中观察了一下，和完好的光纤进行对比，发现纤芯异常，而包层和正常情况下一样。我们开始一直以为那段光纤是好的。

shaben
修行: 离恨宫宫主
第10 贴．发表时间: 04-12-16 02:55
猜测
1，如果把光纤绕到一个金属棒（大于50mm）上（或者散热好的环境里）重新做一次实验，看有什么效果。
2，什么波长的光，难道产生了自聚焦现象，光在纤芯中的分布是中心最强，外围弱，从而引起纤芯折射率中间大，外围小，形成透镜，然后在很长一端距离内形成很小的光斑。（怀疑这种现象在紫外可能更容易产生）

Member
修行: 孩子王
第11 贴．发表时间: 04-12-16 10:05
这个现象比较难理解啊，我也说不明白为什么，不过你说纤心的损坏，我怀疑不是被烧坏，而是另外的现象，看起来象损坏，至于是什么，我没有看见过，也说不清楚。
焊点的那个，可能是长时间工作，局部温度长时间比较高引起的，猜测啊！
呵呵

miller
修行: 高级站友
第12 贴．发表时间: 04-12-16 11:22
曾经见过照片，这种情况多数出现在光纤内有污染或其他杂质，特别是吸收光能交强的。。在大功率传输中，光纤或相应的光器件应该有最大能量密度或允许传输的最大功率这一指标。
单模承受19W 好象已经比较厉害了。。可以咨询一下光纤厂家。。
两天以后损坏可能不是突然的吧，可能是有些征兆不太明显，察觉不到。

youcanseeme
修行: 初级站友
第13 贴．发表时间: 04-12-17 03:18
引用:最初由 Member 发布
这个现象比较难理解啊，我也说不明白为什么，不过你说纤心的损坏，我怀疑不是被烧坏，而是另外的现象，看起来象损坏，至于是什么，我没有看见过，也说不清楚。
焊点的那个，可能是长时间工作，局部温度长时间比较高引起的，猜测啊！
呵呵
不知道怎么仔细观察啊？怎么测定纤芯的折射率分布？
同意你的猜测

youcanseeme
修行: 初级站友
第14 贴．发表时间: 04-12-24 03:35
引用:最初由 lane_nakata 发布
有，我也碰到过这样的问题。从显微镜下看到纤芯的横截面有个洞，结果IL就很大。
这个洞是指没有物质（空气泡）呢，还是说是被烧变质了的纤芯（其成分是什么？）？
很搞不懂！

Member
修行: 孩子王
第15 贴．发表时间: 04-12-27 08:32
我也一直不明白为什么包层没有问题，但是19W的功率对于单模光纤来说已经是比较高的功率了，猜测你的光纤是大纤心的那种，就是说是10微米纤心直径的，这种光纤我曾经使用过，而且现在手里还有一点，我只是知道这个光纤很特殊，但是我也没有在高功率使用过。
有一个问题你好象没有说明白，就是在光纤损坏之后是否依然有光输出，还是光完全没有了，如果有，功率是多少？
呵呵，乱出主意，想多知道点啊......

youcanseeme
修行: 初级站友
第16 贴．发表时间: 04-12-27 09:05
引用:最初由 shaben 发布
如果有个洞的话，可能就是自聚焦现象了。
有可能！
但还是不明白这个洞的成份是什么？空的？
自聚焦可以延长好长距离么？
发现损坏的地方沿光纤有好多洞啊！

youcanseeme
修行: 初级站友
第17 贴．发表时间: 04-12-27 09:09
引用:最初由 Jack15 发布
请问光是从B端到A端？
对由B到A的！
如果是自聚焦的话，怎么会往B端延续呢？
怀疑是不是反射引起的呢！？
请傻笨老师指点！

shaben
修行: 离恨宫宫主
第18 贴．发表时间: 04-12-27 09:57
对于是否是自聚焦，傻笨也不敢说肯定，但自聚焦现象不是可以保持永远的，当聚焦条件和本身的发散条件不平衡的时候，自聚焦就不成立了（也有可能会出现周期性的满足自聚焦条件），所以不排除先产生自聚焦，后在焊点处烧毁光纤，对于反射的可能性应该不大，因为反射的反射滤可能没有那么大。

youcanseeme
修行: 初级站友
第19 贴．发表时间: 04-12-28 01:26
引用:最初由 Member 发布
我也一直不明白为什么包层没有问题，但是19W的功率对于单模光纤来说已经是比较高的功率了，猜测你的光纤是大纤心的那种，就是说是10微米纤心直径的，这种光纤我曾经使用过，而且现在手里还有一点，我只是知道这个光纤很特殊，但是我也没有在高功率使用过。
有一个问题你好象没有说明白，就是在光纤损坏之后是否依然有光输出，还是光完全没有了，如果有，功率是多少？
呵呵，乱出主意，想多知道点啊......
用的光纤是1060单模，芯径10um。
光纤烧坏之后没有再试！因为关系到其它组的实验。
其实我一直想把它搞明白，可惜道行不够，
就在这里求助各位大虾了！

hjhwa
修行: 中级会员
第20 贴．发表时间: 04-12-28 02:58
单模光纤和单模状态工作是两个不同的概念，你说用的光纤的截止波长必须短于你使用的光源工作波长，否则就是多模工作。
对单模光纤而言，纤芯与包层之间的界面（折射率的突发部分）是形成全反射、也即传输的基本条件，但传播的功率大约芯部占80%左右，其余部分在包层传播。
从理论上，单模纤芯折射率高于包层且是平坦的，实际上纤芯折射率有小的波动且可能中心折射率有下陷，即黑芯（不满足传输条件），这由光纤工艺水平决定。
折射率分布图可由光纤工厂提供或复测，如你有干涉显微镜也可自测，如没有也可用近场法进行简易测试，可得到相对值但得不到绝对值。
我想可能是这样：
1.光纤接头处形成了反射，逆光传播方向聚焦产生高温，这是你看到的亮点，第一个亮点产生的反射聚焦到第二个亮点，其周期应是光纤的拍波长（几个到几十个毫米）且逆光而上。
2.在接头处产生了复杂的模式变换，在接头后的几米光纤长度并不是单模传输，而是一个滤波器，这部分能量烧坏芯径是可能的，同时烧坏的是芯包界面而不一定是包层。所以看起来光纤表观依旧。
3.你所看到的空洞是光学黑洞，即不满足光传输条件的折射率混乱部分。
建议：
1.选择对你使用波长是大有效面积（不是纤芯尺寸、是模场尺寸）的光纤，降低单位密度。
2.选择补芯或中心下陷小的光纤，同样为了降低单位密度。
3.除非万不得己，不要有光纤接头。

shaben
修行: 离恨宫宫主
第21 贴．发表时间: 04-12-28 05:27
支持hjhwa的几点建议，不过傻笨觉得最大的建议可能应该是散热，整根光纤散热问题，因为目前单模光纤报导输出连续激光的有上千W，几百W的都有。相对来说，或许19W并不是什么极限。
这根光纤的热应该是损坏光纤的根本问题，而热在不考虑非线性的情况下，傻笨个人认为来源与损耗成正比，也就是说完全透明没有损耗的话，就不会产生热量，而有损耗，损耗的能量应该绝大部分转化为热，如果散热做的好的话，就不排除可以承受更高能量的功率而无损坏。（对于一个0.05dB的接头来说，热量可能是1/5W，如果不及时散热的话，这个热量不算小了，普通的1/4W电阻如果产生这么大热量都快烧毁，但是三极管加上散热片，W量级的热量都可以正常的工作所以傻笨猜测如果合理散热，应该可以承受更高的功率）。
对于非线性，傻笨只是一种猜测，如果报导的kW的连续光都能在单模光纤中传输，19W或许不会出现非线性。
对于一个亮点逆光而上，傻笨还是认为不是反射造成的，因为即使加上反射光，光强也不会加倍，还是不至于损坏光纤，再说反射光的传播速度是人眼无法分辨的，不应该能看到亮点逆行的，傻笨猜测可能是由于连接处的损坏后，造成损耗剧增，产生大量的热，而这部分热的传输逆光而上，由于热产生了新的现象（猜测例如热产生了光纤机制变化，折射率变化等），从而产生了类似自聚焦等现象，从而造成光纤损耗，但对于周期性，不大好解释，或许是自聚焦形成后反倒形成了损耗的减小，从而又不满足自聚焦了，周期性就是这个满足和不满足的周期变化，也或许是你把光纤盘成一个环，而这个环的某个部分散热或者损耗大，那样形成一个和环周长一样长的周期。
对于拍长周期的解释，傻笨不知道怎么说，因为正常的拍长定义是偏振的拍长，而这里的拍长如何定义，傻笨不明白。

hjhwa
修行: 中级会员
第22 贴．发表时间: 04-12-28 06:59
To：youcanseeme
1.用的什么光源？中心波长多少？是单模光吗？
2.光纤的材料和参数：外径？芯径？截止波长？在工作波长的衰减系数？折射率分布？
3.使用的光纤长度？
4.逆光而上光点周期长度？

youcanseeme
修行: 初级站友
第23 贴．发表时间: 04-12-29 01:45
二位的分析令小弟醍醐灌顶！
前面已提到过，光源1060单模，光纤就是普通1060单模光纤，长度有5m！全部烧坏！
光点周期只能从烧坏的黑洞推断了，现在测不了！相信这一周期测定后会更好解释一些！
大家有什么好的建议来测定这个周期？
3x

hjhwa
修行: 中级会员
第24 贴．发表时间: 04-12-29 03:32
请试用可见光的氦氖气体激光器（0.6328微米，红光）注入光纤，观察亮点或黑点，初测间隔。因光纤此时不是单模，会有很强的泄漏模即包层发光，调整角度和注入强度，有可能看到光点。

hjhwa
修行: 中级会员
第25 贴．发表时间: 04-12-29 03:47
取一段未烧坏的光纤（约1米左右），处理好两端的端面（如用专用切割刀）。
用一个白炽灯（如溴钨灯）聚焦注入光纤一端，另一端用一个显微物镜将端面放大投到白屏上，可以看到光纤芯部的光强分布和有无黑芯（折射率下陷部）。
这是简易的近场法。有什么现象请描述。

youcanseeme
修行: 初级站友
第26 贴．发表时间: 04-12-29 03:58
谢谢指点！
呵呵，两种方法都不错！
如果利用熔接机中看到的映象测定的话，准确吗？
另外有点需要更正一下，我一直以为用的光纤芯径是10um的，今天打电话确认了一下，是4～5um的！厂家也不清楚，他们只说是46所产的。具体参数还要找46所的人员发一下。

hjhwa
修行: 中级会员
第27 贴．发表时间: 04-12-29 04:27
G652通信单模光纤的截止波长通常是1260nm，芯径约10um。为了1060nm处单模，在保持芯包相对折射率不变的前提下，只能缩小芯径至4-～5um。46所光纤工艺是MCVD法，如果不补芯，中心折射率下陷（所谓黑芯）可能占1～2um。
我不知道您在熔接机上看到什么映象，如要看得准要去掉涂履层，光纤会很脆，支持不多久就会粉碎性破坏。
甚至可以用儿童玩（或演示用）的红光笔试一试呀。
近场法的关键是发射端成象投影，可以清楚地看到有无黑芯。如果在屏前，用一个接收器加一个小孔扫描通过轴心，甚至可以画出光强分布，与折射率分布是很接近的呀。
你可以问46所允许的功率密度，然后您可扣除黑芯（如有的话）算一下密度吧。

yaoling
修行: 中级会员
第28 贴．发表时间: 04-12-29 12:21
有人考虑过驻波情况吗?
youcanseeme
修行: 初级站友
第29 贴．发表时间: 04-12-29 16:01
引用:最初由 hjhwa 发布
G652通信单模光纤的截止波长通常是1260nm，芯径约10um。为了1060nm处单模，在保持芯包相对折射率不变的前提下，只能缩小芯径至4-～5um。46所光纤工艺是MCVD法，如果不补芯，中心折射率下陷（所谓黑芯）可能占1～2um。
我不知道您在熔接机上看到什么映象，如要看得准要去掉涂履层，光纤会很脆，支持不多久就会粉碎性破坏。
甚至可以用儿童玩（或演示用）的红光笔试一试呀。
近场法的关键是发射端成象投影，可以清楚地看到有无黑芯。如果在屏前，用一个接收器加一个小孔扫描通过轴心，甚至可以画出光强分布，与折射率分布是很接近的呀。
你可以问46所允许的功率密度，然后您可扣除黑芯（如有的话）算一下密度吧。
谢谢！我尽力试试吧！
只是目前其他人都认为这个没有分析的必要，没有设备来支持大家和我的想法！工作不好开展！只能在这儿鼓噪一下！有机会一定弄个水落石出！

youcanseeme
修行: 初级站友
第30 贴．发表时间: 04-12-29 16:06
引用:最初由 yaoling 发布
有人考虑过驻波情况吗?
我最一开始的反应就是产生了驻波效应！但个人分析觉得，没有反射的话，驻波就不大可能了！所以首先是解决反射的问题。
如shaben所分析的，反射的可能性是很小的。
原则上，我很希望能用驻波效应来解释这个结果，这样就有理由进行深入研究了！

hjhwa
修行: 中级会员
第31 贴．发表时间: 04-12-30 07:41
To: youcanseeme
您在哪个城市？如我们在同一城市可考虑给一些支持。

shaben
修行: 离恨宫宫主
第32 贴．发表时间: 05-01-01 06:23
傻笨觉得驻波对于工作波长来说，它的周期是无法用眼睛直接识别的。

Jack15
修行: 初级站友
第33 贴．发表时间: 05-01-11 09:12
光线烧毁可能有良方面原因：1。反射光干涉造成的。可能由于光纤的熔接质量以及纤芯太细，光能量集中，在熔接处的光损耗产生热量，从而产生反射光。当反射光强到一定程度时，和入射光干涉，使局部能量增加烧坏光纤，反射光不可能传输太远，所以从熔接点沿反方向烧毁。2。由于在熔接处的光损耗使温度升高，从而改变物质的成分（我不懂材料，瞎猜的）增加了光在熔接点的损耗，烧毁光纤，亮点（烧毁点）逆光方向移动。
以上只是贫空想像，见笑。

Jack15
修行: 初级站友
第34 贴．发表时间: 05-01-11 09:14
2。由于热传递。

平常心~~~

Posted: 2008-02-14 21:08 | [楼主]

sawyerge

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SBS吧

Posted: 2008-07-30 12:28 | 1 楼

hellen_yu

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受教了！！！！

Posted: 2008-09-15 17:18 | 2 楼

feiboke

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描述：光纤适配器
图片：

我做光纤适配器www.fiber-club.com

Posted: 2009-10-13 09:07 | 3 楼


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