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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
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)配和長遠(yuǎn)的規(guī)劃。用戶層面對高質(zhì)量視頻和數(shù)據(jù)傳輸需求、對低時延的更苛刻要求、5G技術(shù)使用的接入，以及千兆光纖入戶規(guī)劃，對超高速互聯(lián)網(wǎng)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(zhì)量的數(shù)據(jù)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(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(yuǎn)近，對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(lǐng)先地位。現(xiàn)在國內(nèi)新建主干網(wǎng)絡(luò)以及骨干網(wǎng)的升級改造中已有大規(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，使之對于微量元素的測試更具優(yōu)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(chǎn)生的元素特征X射線經(jīng)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?！?/span>
【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射線檢測靈敏度?！?/span>
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(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、面分布特征分析見以下系列圖。
超低損耗光纖元素分布情況測試結(jié)果如下：
結(jié)語
信息通信是重要的國家級基礎(chǔ)設(shè)施，通信光纖建設(shè)也是重要的民生工程，對高質(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)帶來機(jī)遇和挑戰(zhàn)，研發(fā)和生產(chǎn)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?yàn)楣馔ㄐ牌髽I(yè)及研究院的產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)突破等方面提供可靠的檢測和分析手段。
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