一般规格 | SCHOTT AG

纤维性能

光纤配比

大多数光纤均由两种不同类型的光传输材料组成。纤芯约占光纤的 75-90%（具体视光纤直径而定），折射率比包层更高。这使得纤芯和包层之间产生了一个反射界面，由于完全反射，将光保持在纤芯内。
大多数光纤采用玻璃、塑料或合成熔融石英（通常被称之为“石英”，但实际上光纤由非晶态“石英玻璃”组成）制成。每一种光纤均有不同的热性能，可产生各类优势。石英光纤
低衰减，常用于数据通信领域。由于成本效益比合理，玻璃仍是照明及传感应用的最佳之选。塑料光纤可用于无需175°F/80°C 以上热量的装配。单根塑料光纤的直径通常大于玻璃光纤，导致弯曲半径受到限制。

数值孔径

上面的略图显示的是典型光纤。纤芯的折射率为 N1，包层的折射率为 N2。光线以角 A 进入光纤并通过光纤传输。如果角 A 过大，则光线不会被传输。我们将超过后光线就无法通过光纤进行传输的角度称之为“临界角”。可通过两个折射指数计算得出其值。临界角的正弦值为数值孔径或 NA。光纤的接受角是临界角的两倍。

示例：设 N1 为 1.62、N2 为 1.52，则 NA 为 0.56，得出临界角 34°，接受角 68°。f 值/等值为 f/0.89。在光传输过程中，光纤往往会保持入射角，因此上图中的角 A 在光纤入口端和出口端均显示。下面的略图显示的是照亮光纤束的典型投影灯。角 A 是 0.25 NA 光纤的接受角 (29°)。角 B 是灯的入射角，角 C 是 0.66 NA 光纤的接受角 (83°)。

计算得出 45° 入射角所需的最小 NA 为 0.38。因此，NA. 为 0.66 的光纤可接受灯的所有光线，但是输出角将仅为 45° 而非 83°（期望值）。但是，NA. 为 0.25 的光纤无法接受所有光线，输出角将为 20°。使用小 NA 光纤无法接受任何超过其临界角的光线，因此灯无法聚光，且输出锥狭窄。多组件玻璃光纤的 NA 值通常可达到 0.9，而硅石英光纤的 NA 值通常不会超过 0.4。

光纤的传输特性

光纤束的传输特性
高品质光学玻璃（冕牌玻璃和燧石玻璃）用于光传输核心，反射率不同的光学玻璃用于包层。波长介于 400 至 900 nm 之间时，可均匀传输，仅存在微小变化。在这一范围内，肖特标准多组件玻璃光纤（GOF70 和 GOF85）的衰减水平为 150 至 300dB/km。尽管波长介于 350 至 450 nm 时传输更佳，但对更深的紫外光线范围传输能力较差，波长低于 350 nm 时则无法传输。玻璃光纤在近红外光线范围（0.8μm 至 1.3μm）内的传输能力良好。除了专为红外传输而设计的光纤外，所有光纤由于玻璃内的 OH 吸收在 1.4 微米条件下的传输能力显著下降。针对 1.4 至 2.0μm 的范围，可使用专为红外传输而设计的玻璃光纤。若想在 250nm 至 3.0μm 的整个范围内获得更佳的传输性能，则石英玻璃（熔融石英）光纤是最佳选择，但其 NA 更小。

光纤束的传输特性

尽管单根光纤的具体性能信息非常重要，但了解光纤如何被制成光纤束时的过程也很重要。全反射会导致部分光线反射到入口和出口处的光纤抛光玻璃表面。此外，光纤之间的间质空隙通常由环氧树脂胶填满，不会传输任何光线。这两大因素导致的光线损失预计约 25 % - 30 %，具体视抛光效果而定。可通过热熔合入口端而非用胶水粘连光纤来减少间质空隙的损失。从而将传输比例提高至 15%。此外，随着导光束长度的增加，也会造成传输损失增加。长 3 英尺/1m 的导光束在 NA 范围内将灯发射出的光线的 60% 传输至光纤束。长 10 英尺/3m 的导光束将传输 55% 的光线，长 30 英尺/10 米的导光束传输约 40% 的光线。

光纤产品的均匀度

肖特北美公司 (SCHOTT North America Inc.) 生产的两个产品系列要求在给定区域之间提供均匀度规范：线形光纤光源（也称作线变流器或横截面变压器光点）和背光源。

线形光纤光源和背光源的均匀度可通过机器视觉系统进行评估：

CCD 区域扫描摄像机
帧捕捉卡
图像分析软件

背光源

背光源置于摄像机正下方根据活动区域大小规定距离的位置处。摄像机将在背光源漫射镜的上表面聚光。之后，通过使用评定区 (AOI) 柱状图来评估均匀度。AOI 将略小于活动区，以补偿边缘衰减。背光校准采用的光源是带 EKE 灯的 DCR® III。

线形光纤

长度小于 16" (406mm) 的线形光纤安装于 45 度角装置上。该装置在光纤线路上方 0.5" (13mm) 位置处设有漫射镜片。光纤线路投射到位于区域扫描摄像机正下方的漫射镜片上。描摄像与漫射镜之间的距离根据线路长度确定，约为 24" (610mm)。摄像机聚光调至漫射镜的上表面。然后通过绘出图像的线轮廓测量均匀度。线轮廓将比用于补偿衰减的产品短约 0.5"-1" (13mm-25mm)。线形光纤校准采用的光源是带 DDL 灯的 DCR® III。以上信息是校准流程的概述。通过使用这些配置将背光源和线形光纤校准至预先定义的均匀度值。

灯强度与灯寿命

卤素灯泡

所有肖特卤素冷光源（包括 ACE®、DCR®III、KL 1500 LCD、KL 2500 LCD 和 KL 200）可让用户将灯泡的光强度从零调整至满额定电压。但是，灯泡的电压会影响灯泡寿命。根据经验，电压降低 10% 后，大多数卤素灯的预期使用寿命会增加至 400%。为了最大程度延长灯泡的使用寿命，肖特建议使用所需最低强度设置。

卤素循环是所有石英卤素灯的工作原理。在满电压条件下，玻璃壳的温度将升高至足以阻止蒸发的钨（来自灯丝）聚集于玻璃表面。钨将循环回至灯丝，从而延长使用寿命。随着电压降低，玻璃壳的温度也降低，从而可能影响卤素循环。出于这个原因，当电压调至 75% 以下时，灯泡的使用寿命可能不会按照预期延长。

肖特冷光源（DDL、EKE、EJA、EFR 和 ELC）使用的所有类型石英卤素灯采用相同的工作原理。