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導(dǎo)讀
2009年,,香港中文大學(xué)原校長(zhǎng),、中國(guó)科學(xué)院外籍院士、英國(guó)華裔物理學(xué)家高錕獲得了該年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),,距離他取得突破性成果的1966年已過(guò)去40多年,。如今,他提出的用一條比頭發(fā)絲還要細(xì)的光纖替代以往體積龐大的銅導(dǎo)線,,早已成為現(xiàn)實(shí),,高錕也被譽(yù)為“光纖之父”。可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),,光纖通信將繼續(xù)引領(lǐng)人類進(jìn)入更全面的信息時(shí)代,。
一根比頭發(fā)絲還細(xì)的光纖何以如此重要,它有何過(guò)人之處,,我們借助島津電子探針獨(dú)到的眼光,,帶您走進(jìn)光纖的微觀世界。
光纖小科普
光纖即光導(dǎo)纖維(Optical Fiber),,是以光脈沖的形式傳輸信號(hào),,材質(zhì)以玻璃或有機(jī)玻璃為主的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。光纖通信是現(xiàn)代信息傳輸?shù)闹匾绞街?。它具有重量輕,、通信容量大、信號(hào)損耗小,、傳輸距離長(zhǎng),、保密性能好、不受電磁干擾以及原材料豐富等優(yōu)點(diǎn),。
光纖制造包括制棒和拉絲兩個(gè)主要工序,,通過(guò)摻雜不同元素制作一個(gè)包含多層不同折射率的玻璃棒即光纖預(yù)制棒,然后在約2000℃的高溫環(huán)境下使玻璃軟化拉成直徑約100微米的細(xì)絲,,為了增加機(jī)械強(qiáng)度和韌性,,外面會(huì)包裹高分子涂覆層。
電子探針能看到什么
電子探針顯微分析儀,,借助聚焦加速的電子束轟擊試樣激發(fā)的信號(hào),,可以對(duì)微觀表面進(jìn)行觀察、對(duì)微區(qū)中的元素進(jìn)行測(cè)試分析,。
使用島津電子探針EPMA對(duì)不同類型的光纖進(jìn)行線,、面分析測(cè)試。從單根光纖試樣橫截面的元素線分布特征和面分布的測(cè)試結(jié)果可以觀察摻雜元素的含量及各種元素的擴(kuò)散情況,,可以對(duì)光纖的研發(fā),、設(shè)計(jì)及產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)。
島津電子探針通過(guò)配置4英寸羅蘭圓半徑的,、全聚焦型分光晶體,,以及52.5°高X射線取出角,在微量元素,、超輕元素和稀土元素測(cè)試時(shí),,實(shí)現(xiàn)了特征X射線檢測(cè)的靈敏度和分辨率的兼顧。
島津電子探針EPMA-1720
島津電子探針EPMA-8050G
單模光纖
單模光纖即只能傳輸一個(gè)模式的光信號(hào),,其纖芯很小,,約4~10um,,其優(yōu)點(diǎn)是只傳輸主模,可完全避免模間色散,,使得傳輸頻帶很寬,,適用于大容量、長(zhǎng)距離的主干網(wǎng)絡(luò),。
下面我們借助島津電子探針EPMA-1720看看單模光纖在非肉眼可見(jiàn)的,、元素分布上有何特點(diǎn)吧。
a.G.655 光纖纖芯背散射圖像(BSE)特征及面分布位置
b.元素F的面分布和線分布特征
c.元素Si的面分布和線分布特征
d.元素P的面分布和線分布特征
e.元素Cl的面分布和線分布特征
f.元素Ge的面分布和線分布特征
單模光纖纖芯橫截面的面分析與線分析測(cè)試結(jié)果
從測(cè)試結(jié)果可以看出這種光纖的折射率剖面為雙環(huán)芯結(jié)構(gòu),。纖芯直徑6um,外環(huán)約16um,,主要摻雜Ge+P+F,。根據(jù)文獻(xiàn)介紹,其第一環(huán)具有可移動(dòng)零色散波長(zhǎng)的作用,,引入微量色散抑制光纖的非線性,,外環(huán)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)增加有效面積及防止光泄露到包層而改善微彎曲性能,降低微彎曲損耗,。
結(jié)語(yǔ)
作為重要的國(guó)家級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施,,光纖通信憑借在速度、容量和傳輸距離上都有很大的優(yōu)勢(shì),,使得光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為重要的支柱性產(chǎn)業(yè),,未來(lái)發(fā)展空間廣闊。
島津電子探針通過(guò)搭配52.5°高取出角和全聚焦晶體波譜儀,,具有高分辨率和高靈敏度的特征,,憑借其在微區(qū)分析的強(qiáng)大能力,在光纖預(yù)制棒,、燒縮工藝后質(zhì)量控制和最終成品光纖復(fù)核檢驗(yàn)的整個(gè)開發(fā)及生產(chǎn)流程以及殘次品的失效分析中都可應(yīng)用,,能夠?yàn)楣馔ㄐ牌髽I(yè)及研究院的產(chǎn)品研究開發(fā)、技術(shù)突破等方面保駕護(hù)航,。
本文內(nèi)容非商業(yè)廣告,,僅供專業(yè)人士參考。
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