可用于紫外大功率光传输的液芯光纤
南京春亮照明科技有限公司
南京春亮照明科技是专业生产各类传光光纤的高科技公司。
一，液芯光纤的介绍：
液芯光纤也叫液芯光导管，是一种全新的光纤品种，与传统的光纤相比，有着优异的光学性能。虽然液芯光纤的品种较少，但用途比较广，特别是在紫外光固化行业。
液芯光纤是一种新型结构的光传输元件，它采用液体材料作为芯、聚合物材料作为光学包层和保护层。具有大芯径、大数值孔径、光谱传输范围广、光谱传输效率高等特点。特别是该种光纤的芯截面完全由同一种材料构成，可以避免玻璃或石英光纤传光束中因单壁集束时的空隙率引起的耦合损耗，能够传输数百瓦的光辐射而不被损坏。不存在玻璃或石英光纤传光束固使用中的反复弯曲导致的日益严重的断丝和传光效率下降的问题。
二，液芯光纤的种类和用途：
根据液芯光纤的传光光谱，可实用的液芯光纤分为五大系列：250系列、300系列、380系列、700
系列和2000系列，各系列的液芯光纤的透过光谱图
如上图所示，各系列液芯光纤的性能和用途见表1。
值得重点提及的是液芯光纤300系列，也即(315~400 nm)紫外液芯光纤。因为在紫外光波段
有着良好的传光性，并且相对容易生产，成本低。
2．1 优异的光学性能
液芯光纤采用透明液体作为芯料，因而芯料的选择范围相当广泛，可以针对不同的传输波长范围
的要求，选择相应的液体单质或溶液体系，以达到最佳的光传输效率。其光谱传输波长范围通常可以从紫外区的200 nm到近红外的3 u m。以波长365 nm的传光效率为例，液芯光纤最高可达85％以上，而普通的石英光纤传光束最高仅为60％左右。数值孔径是光纤光学性能的一项重要指标，反映光纤接收光线的能力。通常对于能量传输型光纤而言，数值孔径越大，耦合效率就越高，接收到的光能量也就越大。液芯光纤在数值孔径方面也具有独特的优势。它的数值孔径可以根据使用要求，通过改变芯料配方进行灵活的调整，且数值孔径通常都较高，达No．5以上，而一般的多模石英光纤的数值孔径大多低于0．37。
液芯光纤在它的有效通光截面上是一个整体，可以认为其“填充率”为100％，不存在因填充率不
足而引起的耦合损耗，并且，其芯径通常在3mm至10 mm甚至更大，因而有效通光口径是所有光纤品种中最大的，相对而言，传统的用于光能量传输的大口径光纤传光束的有效通光口径则要小得多，因此，液芯光纤具有最大的有效通光口径，如图2所示。由于光纤传光束是由光纤原丝集束胶合而成，所以既使做到最紧密排列，其光纤丝的填充率也只有80％左右，也就是说会有20％的不可避免的填充损耗，这是光纤传光束不可克服的一个缺点，因此，液芯光纤具有较高的传光效率，如图3所示。
普通光纤束 液芯光纤
图2 液芯光纤与光纤束的有效通光面积的比较
2．2 优异的机械性能
液芯光纤内部是可以自由流动的液体，外部是柔性的聚合物软管，因此，当液芯光纤被弯曲时，外层软管所承受的应力可以由内部液体向周围传递而很快得到释放。这使得液芯光纤具有良好的可挠性，可靠性较高。相反，传统的光纤束是由脆性的玻璃或石英光纤制成，光纤束在过度或频繁弯曲的情况下，往往出现断丝现象，从而导致光传输效率下降甚至整根光纤束的损坏。
2．3 较高的生产效率，较低的生产成本制作普通石英或玻璃光纤束时，随着其口径的增大，光纤单丝的用量呈几何级数增加，拉制光纤单丝的工作量也呈几何级数上升，生产成本也随之增加，同时，为了保证大口径光纤束的弯曲性能，还要求光纤单丝的直径要更小，才不至于在光纤柬弯曲时被折断，相应的拉丝工作量变得更大，制作周期也更长；相对而言，液芯光纤的生产工艺较为简单，虽然芯料制各的技术含量较高，难度较大，但主要是依靠高效的提纯工艺和装备来完成，比较适合于大批量生产，而且，芯料的产出能力可以灵活控制，生产作业的工作量并不与光纤的口径呈直接的几何级数关系，再者，光纤的后续灌装、密封等工艺简单，生产效率高，制作周期短，生产成本较低，因而附加值也较高，是一种性价比较高的产品。
3 液芯光纤的缺点
3．1 液芯光纤有细度和长度的限制
液芯光纤对于芯径大的普通传光束是有很大的优越性，但由于制作结构的限制，液芯光纤作得不可能无限制的细，也不能作得很长，据资料可查，现全世界最细的可实用的液芯光纤的通光芯径是
2 mm，最长的可实用的液芯光纤是30 m，而一般的石英光纤为0．1～1 mm，玻璃光纤可以作到O．03～
0．05 IIIII，甚至更细，石英光纤和玻璃光纤在单丝的情况下，长度可以作到几千米。
3．2 液芯光纤使用寿命比较短
一般的石英光束的使用寿命在3～4年，最长可达1O年之久，玻璃光束的使用寿命更长，不是机械
损害的情况下，寿命可达1O年以上，而一般的液芯光纤的使用寿命在1～2年，在和大功率的光源配套使用时，其寿命更低，有的在500,--,1 000 h之内。
3．3 液芯光纤的使用温度范围比较窄
液芯光纤的芯料是无机盐溶液或是有机物溶剂，都有沸点和结晶温度的限制，因此，液芯光纤都有使用温度的限制，一般在一5～35℃。
4 液芯光纤的种类和技术性能：
6 结论
液芯光纤是一种全新的、特种光纤有着优异的光学性能，虽然品种少，但应用领域广泛，尤其是在紫外光传输上有着很大的优越性，在国外是一种比较成熟的行业，技术水平发展得很高，近年来，我国也不断地进行研制，南京春亮照明科技有限公司致力于光纤技术的研究。相信通过不断进取，是能够早日缩短和国外的差距，推动我国的特种光纤和UV光固化行业的发展。
