電子探針丨帶您走進光纖的微觀世界低損耗光纖

導語

信息關乎一切，為滿足信息化數字化支撐新質生產力的創新發展目標和要求，國家層面在算力樞紐、大數據和云計算集群、“東數西算”等工程作了資源調配和長遠的規劃。用戶層面對高質量視頻和數據傳輸需求、對低時延的更苛刻要求、5G技術使用的接入，以及千兆光纖入戶規劃，對超高速互聯網接入的追求似乎永無止境。低損耗光纖的研究正是為了滿足高質量的數據接入需求。

島津電子探針通過搭配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，可以為光通信企業及研究院的產品生產、研發、技術突破等方面，如未來的多芯或空芯的研究提供堅實的數據支持。

光纖損耗小科普

光纖損耗是指每單位長度上的信號衰減，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近，對光纖通信有著重要的現實意義。

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引起的。之后，科研人員和光通信企業開始致力于光纖損耗降低的課題研究。

根據光纖損耗，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。

長久以來，國外廠商在低損耗和超低損耗光纖的研究中保持領先地位。現在國內新建主干網絡以及骨干網的升級改造中已有大規模低損耗光纖的部署。

島津電子探針的特點

島津電子探針EPMA通過配置統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，使之對于微量元素的測試更具優勢，不會錯過微量元素的輕微變化。

【注：從微米級別空間尺度產生的元素特征X射線經過全聚焦晶體衍射后還會匯聚到微米級別范圍，不會有檢測信號的損失，也無需在檢測器前開更大尺寸的狹縫，從而具有更高的特征X射線檢測靈敏度和分辨率。】

【注：高取出角可獲得特征X射線試樣在基體內部更短的穿梭路徑，減少基體效應的影響，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射線檢測靈敏度。】

在遠距離傳輸中，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離子和OH-等雜質離子吸收）和散射、光纖連接以及耦合等方面造成的衰減問題難以避免，低損耗光纖的推出則為解決這一難題提供了新的思路。在骨干網改造、超高速寬帶網絡的建設過程中，低損耗(Low-loss optical fiber, LL)、超低損耗(Ultra-low-loss optical fiber, ULL)光纖已有大規模部署。

我們使用島津電子探針EPMA-1720測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試結果如下：

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

超低損耗光纖元素分布情況測試結果如下：

結語

信息通信是重要的國家級基礎設施，通信光纖建設也是重要的民生工程，對高質量數據通信要求都在不斷提高。目前骨干超高速400G、800G乃至1T的工程規劃都給光通信企業帶來機遇和挑戰，研發和生產亦是永無止境。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，能夠為光通信企業及研究院的產品開發、技術突破等方面提供可靠的檢測和分析手段。

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