電子探針丨帶您走進(jìn)光纖的微觀世界-低損耗光纖

導(dǎo)語(yǔ)

信息關(guān)乎一切，為滿足信息化數(shù)字化支撐新質(zhì)生產(chǎn)力的創(chuàng)新發(fā)展目標(biāo)和要求，國(guó)家層面在算力樞紐、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算集群、“東數(shù)西算”等工程作了資源調(diào)配和長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃。用戶層面對(duì)高質(zhì)量視頻和數(shù)據(jù)傳輸需求、對(duì)低時(shí)延的更苛刻要求、5G技術(shù)使用的接入，以及千兆光纖入戶規(guī)劃，對(duì)超高速互聯(lián)網(wǎng)接入的追求似乎永無(wú)止境。低損耗光纖的研究正是為了滿足高質(zhì)量的數(shù)據(jù)接入需求。

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，可以為光通信企業(yè)及研究院的產(chǎn)品生產(chǎn)、研發(fā)、技術(shù)突破等方面，如未來(lái)的多芯或空芯的研究提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持。

光纖損耗小科普

光纖損耗是指每單位長(zhǎng)度上的信號(hào)衰減，單位為dB/km。光纖損耗的高低直接影響了傳輸距離或中繼站間隔距離的遠(yuǎn)近，對(duì)光纖通信有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

光纖之父高錕博士提出：光纖的高損耗并不是其本身固有的，而是由材料中所含的雜質(zhì)引起的。之后，科研人員和光通信企業(yè)開(kāi)始致力于光纖損耗降低的課題研究。

根據(jù)光纖損耗，把光纖大致分為普通光纖、低損耗光纖、超低損耗光纖三類，其中，

l 普通光纖衰減為0.20dB/km左右，

l 低損耗光纖衰減小于0.185dB/km、

l 超低損耗光纖的衰減小于0.170dB/km。

長(zhǎng)久以來(lái)，國(guó)外廠商在低損耗和超低損耗光纖的研究中保持領(lǐng)先地位。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)新建主干網(wǎng)絡(luò)以及骨干網(wǎng)的升級(jí)改造中已有大規(guī)模低損耗光纖的部署。

島津電子探針的特點(diǎn)

島津電子探針EPMA通過(guò)配置統(tǒng)一四英寸羅蘭圓半徑的、兼具靈敏度和分辨率的全聚焦分光晶體，以及52.5°的特征X射線高取出角，使之對(duì)于微量元素的測(cè)試更具優(yōu)勢(shì)，不會(huì)錯(cuò)過(guò)微量元素的輕微變化。

【注：從微米級(jí)別空間尺度產(chǎn)生的元素特征X射線經(jīng)過(guò)全聚焦晶體衍射后還會(huì)匯聚到微米級(jí)別范圍，不會(huì)有檢測(cè)信號(hào)的損失，也無(wú)需在檢測(cè)器前開(kāi)更大尺寸的狹縫，從而具有更高的特征X射線檢測(cè)靈敏度和分辨率。】

【注：高取出角可獲得特征X射線試樣在基體內(nèi)部更短的穿梭路徑，減少基體效應(yīng)的影響，即更少的基體吸收更少的二次熒光等，從而具有更高的特征X射線檢測(cè)靈敏度。】

在遠(yuǎn)距離傳輸中，由于光纖材料的吸收（材料本征的紫外和紅外吸收以及金屬陽(yáng)離子和OH-等雜質(zhì)離子吸收）和散射、光纖連接以及耦合等方面造成的衰減問(wèn)題難以避免，低損耗光纖的推出則為解決這一難題提供了新的思路。在骨干網(wǎng)改造、超高速寬帶網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過(guò)程中，低損耗(Low-loss optical fiber, LL)、超低損耗(Ultra-low-loss optical fiber, ULL)光纖已有大規(guī)模部署。

我們使用島津電子探針EPMA-1720測(cè)試了兩種低損耗光纖。

l                      第一種光纖為單模光纖，纖芯直徑10μm，摻雜Ge+F。

低損耗光纖元素分布情況測(cè)試結(jié)果如下：

l    第二種光纖纖芯為比較高純度的SiO2，在包層區(qū)摻氟降低折射率，未摻雜常規(guī)元素Ge。定量元素線、面分布特征分析見(jiàn)以下系列圖。

超低損耗光纖元素分布情況測(cè)試結(jié)果如下：

結(jié)語(yǔ)

信息通信是重要的國(guó)家級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施，通信光纖建設(shè)也是重要的民生工程，對(duì)高質(zhì)量數(shù)據(jù)通信要求都在不斷提高。目前骨干超高速400G、800G乃至1T的工程規(guī)劃都給光通信企業(yè)帶來(lái)機(jī)遇和挑戰(zhàn)，研發(fā)和生產(chǎn)亦是永無(wú)止境。島津電子探針有著高靈敏度和高元素特征X射線分辨率的特性，能夠?yàn)楣馔ㄐ牌髽I(yè)及研究院的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、技術(shù)突破等方面提供可靠的檢測(cè)和分析手段。

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