2022-06-16

什么是光纖，光催化實驗用光纖如何選擇？

光的傳播方向是直線，為了解決入射光線的柔性傳導(dǎo)問題，光纖應(yīng)運而生。

光纖是一種利用全反射原理制成的光傳導(dǎo)工具，通過光纖可以實現(xiàn)復(fù)雜角度下的照射。

在一般的光催化實驗中，光源需正對反應(yīng)器的光窗。然而，在一些特異性光催化實驗中，受制于反應(yīng)器形狀和實驗室空間，光源不便于放置在距離反應(yīng)器較近的位置，需要將光源發(fā)出的光通過光纖改變方向后射入反應(yīng)器。此外，在一些光催化原位測試中，由于樣品池的形狀及其光窗尺寸的限制，同樣需要光線轉(zhuǎn)向，如光催化原位紅外漫反射池。

光纖的種類很多，根據(jù)光纖材質(zhì)不同，相應(yīng)的功能和性能也有所差異。

在光催化等相關(guān)研究領(lǐng)域中，最常用的光纖是石英光纖和液芯光纖。

石英光纖采用純度極高的石英玻璃制作而成，具有如下特點：

（1）高透過率，石英光纖在很寬的波長范圍內(nèi)都是光學(xué)透明的，特別是在紅外光區(qū)；

（2）機(jī)械強(qiáng)度大，可以抵抗拉伸甚至彎曲；

（3）較高的損傷閾值，即不易發(fā)生激光誘導(dǎo)擊穿等現(xiàn)象。

液芯光纖采用無機(jī)鹽溶液或有機(jī)液體作為芯料，兩端采用硬質(zhì)透明材料作為光窗被密封，光線在導(dǎo)管內(nèi)發(fā)生全反射進(jìn)行向前傳輸。

液芯光纖具有如下特點：

（1）光斑勻化效果好，無雜散斑；

（2）具有較大的數(shù)值孔徑，可傳輸更多的光能量，保證光傳導(dǎo)效率；

（3）液體作為纖芯的可選擇性較強(qiáng)，通過選擇不同的液體可以使其具有特殊的功能；

（4）擁有優(yōu)異的紫外波段光傳輸能力，能傳輸高達(dá)數(shù)百瓦的大功率光能量，適用于大功率的光源。

石英光纖與液芯光纖的區(qū)別

從圖1中可看出，在氙燈光源加裝石英光纖之后，在320 nm~1050 nm間的紫外光區(qū)、可見光區(qū)以及紅外光區(qū)，石英光纖均具有很高的透過率，光譜組成變化很小。但液芯光纖在650 nm~1050 nm之間存在特異性吸收，導(dǎo)致該波段的出射光強(qiáng)度在一定程度上發(fā)生衰減。

氙燈光源光纖1.jpg