Это странное название, используется для передачи сигналов инфракрасного тепловидения?
Ваше понимание совершенно верно. Эти несколько странно звучащие «халькогенидные» оптоволокна действительно предназначены для передачи инфракрасных (особенно средне-инфракрасных) световых сигналов и являются одним из ключевых носителей для передачи сигналов теплового инфракрасного изображения.
1. Что такое «халькогенидное» оптоволокно? (Материалы и физические основы)
- Химический состав: В химии элементы 16-й группы (группа VI A) периодической таблицы называются «халькогенами». В фотохимии и науке о стекле, кроме кислорода (O), сера (S), селен (Se), теллур (Te) обычно называют халькогенами. Аморфные стеклообразные материалы, образующиеся при высокотемпературном плавлении и быстром охлаждении халькогенов с другими металлами или полуметаллами, такими как германий (Ge), мышьяк (As), сурьма (Sb), фосфор (P), называются халькогенидными стеклами (Chalcogenide Glass), например, трисульфид мышьяка (\text{As}_2\text{S}_3) или германиево-мышьяково-селеновое стекло (Ge-As-Se). Оптоволокно, изготовленное путем вытяжки из этого специального стекла, является халькогенидным оптоволокном.
2. Почему оно может передавать сигналы теплового инфракрасного изображения? (Физический принцип пропускания инфракрасного излучения)
- Низкая энергия фононов: Традиционное оптоволокно на основе диоксида кремния (кремниевое) при длинах волн выше 2\ \mu\text{m} в средне-инфракрасном диапазоне испытывает чрезвычайно сильное многофононное поглощение из-за колебаний решетки кремниево-кислородных связей (Si-O), что приводит к резкому увеличению потерь света и делает его непригодным для использования.
- Окно пропускания инфракрасного излучения: Халькогенидные стекла содержат тяжелые элементы с большой атомной массой и относительно слабые химические связи, поэтому характеристические частоты колебаний их внутренней решетки очень низкие, то есть энергия фононов очень низкая. Это приводит к значительному сдвигу края многофононного поглощения в сторону длинных волн, демонстрируя отличную пропускающую способность в средне-инфракрасной (MIR) области.
- Покрытие диапазона теплового инфракрасного изображения: Диапазон низких потерь пропускания халькогенидного оптоволокна обычно охватывает широкий диапазон от 1.5\ \mu\text{m} до 12\ \mu\text{m} (некоторые специальные компоненты могут даже расширяться до 16\ \mu\text{m}). Это точно покрывает два наиболее важных «окна атмосферной передачи» в области теплового инфракрасного изображения:
- Средне-инфракрасный диапазон (MWIR): от 3\ \mu\text{m} до 5\ \mu\text{m}
- Длинноволновый инфракрасный диапазон (LWIR): от 8\ \mu\text{m} до 12\ \mu\text{m}
Согласно закону излучения черного тела Планка, пиковая длина волны теплового излучения объектов при комнатной температуре (около 300 K) находится около 10\ \mu\text{m}, что как раз попадает в длинноволновый инфракрасный диапазон. Следовательно, халькогенидное оптоволокно может напрямую передавать эти сигналы теплового инфракрасного излучения, спонтанно излучаемые целевыми объектами.
3. Типичные сценарии применения
- Пучки тепловизионных изображений (Thermal Imaging Bundle): Тысячи халькогенидных оптоволокон, точно расположенных в пространственном соответствии, могут быть собраны в оптоволоконный пучок. Это позволяет без искажений передавать инфракрасные тепловые изображения из скрытых, герметичных или экстремально неблагоприятных сред (например, внутри высокотемпературных печей, в зонах сильных электромагнитных помех) на внешний инфракрасный плоскостной детектор, реализуя дистанционное тепловизионное изображение.
- Средне-инфракрасный спектральный химический анализ: Благодаря чрезвычайно высокой пропускающей способности в молекулярной «области отпечатков пальцев» (средне-инфракрасный диапазон), он может использоваться в сочетании с инфракрасной спектроскопией с Фурье-преобразованием (FTIR) для безынерционного, реального времени анализа химического состава.
- Передача энергии средне-инфракрасных лазеров: Например, направление пучков энергии квантово-каскадных лазеров (QCL) и мощных \text{CO}_2 лазеров.
4. Информация о бренде и основных линейках продуктов
Важно сообщить, что, поскольку халькогенидное оптоволокно в основном используется в специфической спектральной области средне-инфракрасного излучения, этот тип материалов или продуктов не входит в основную линейку продуктов Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®).
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) специализируется на специальных оптоволокнах на основе диоксида кремния (кремниевые) и технологиях датчиков на основе высокоточных оптоволоконных решеток (FBG), стремясь решать задачи измерения температуры, деформации, вибрации в экстремальных промышленных условиях. Наши основные продукты включают:
- OFSCN® Gold-coated Optical Fiber — одномодовое/многомодовое оптоволокно с золотым покрытием, устойчивое к высоким температурам, рабочий диапазон температур от -270^\circ\text{C} до 700^\circ\text{C};
- OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber — одномодовое оптоволокно с полиимидным покрытием, устойчивое к высоким температурам, рабочий диапазон температур от -200^\circ\text{C} до 350^\circ\text{C};
- а также различные типы кабелей и патч-кордов из бесшовных стальных труб из нержавеющей стали, устойчивых к высокому давлению и коррозии.
Если вам нужна дополнительная информация о применении специальных кремниевых оптоволокон в экстремальных условиях, ознакомьтесь с нашим OFSCN® Ссылкой на классификацию специальных оптоволокон .