卤化物光纤是一种以卤化物玻璃(如氟化物、氯化物等)为基质材料制成的特种光学纤维,具有超低损耗、宽透光窗口和优异的红外传输性能,广泛应用于中远红外通信、激光传输、传感及医疗等领域。与传统的石英光纤相比,卤化物光纤在2~10微米波段具有更低的吸收损耗,尤其氟化物光纤(如ZBLAN,成分为ZrF₄-BaF₂-LaF₃-AlF₃-NaF)理论损耗可低至0.01 dB/km,远优于石英光纤在近红外波段的性能。
一、红外技术领域
红外光谱信号传输:具有宽的红外透过范围(如2-20μm,最佳4-16μm),可高效传输中红外光谱信号,适用于红外光谱分析、环境监测等场景。
红外传像与测温:其低损耗特性使其成为红外传像系统的理想选择,可实现高清晰度红外图像传输;同时,可用于红外辐射测温,通过测量物体发射的红外辐射强度来推算温度,适用于高温工业环境或难以接触的物体测温。
二、激光传输领域
高能激光传输:对特定波长激光(如5.3μm CO激光、10.6μm CO₂激光)具有高透过率,且损伤阈值高,可安全传输高功率激光能量,适用于激光加工、激光医疗等领域。
激光器与放大器:可作为激光器的增益介质或传输介质,支持激光的产生与放大;同时,其宽光谱特性使其适用于波分复用技术,提高激光传输容量。
三、医疗领域
激光手术:卤化物光纤的耐高温、高透明度特性使其成为激光手术的理想传输工具,可确保激光准确、高效地作用于目标组织,减少手术创伤。
内窥镜检查:可传输高清晰度图像信号,改善内窥镜检查效果,提高诊断精度;同时,其柔软性好、弯曲半径小,便于在复杂人体腔道内操作。
四、工业检测领域
工业内窥镜:卤化物光纤的柔软性和耐高温性使其适用于工业内窥镜,可深入设备内部进行无损检测,提高检测效率与安全性。
气体分析:可传输特定波长的光,用于气体分析系统,通过测量气体对光的吸收或散射特性来分析气体成分与浓度。
五、科研与新兴领域
科研实验:卤化物光纤的宽光谱特性使其成为科研实验中的重要工具,可用于光谱分析、光子学研究等领域。
X射线成像:近期研究将卤化物纳米晶复合进玻璃光纤中,制备出低损耗光纤阵列,实现了远程高分辨率X射线成像及图像信息传输。这一创新有望拓展闪烁光纤阵列在医学诊断、工业检测和安全检查等领域的应用。
