中赤外域(MIR)用ファイバー


  • Multimode and Single Mode MIR Fiber
  • Transmissive from the UV to 5.5 µm
  • Stable in Typical Lab Environments and Easy to Handle
  • Refractive Index Similar to Silica Offers Low Return Loss

Multimode MIR Bare Fiber

Application Idea

Multimode MIR fibers are ideal for gas phase spectroscopy. Above, light from a ZrF4 patch cable is coupled into a sample chamber. Our Optical Spectrum Analyzers operate from 350 nm to 12.0 µm (i.e., down to 833 cm-1).

Custom Ruggedized MIR Patch Cable

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標準品:下記をクリックしてください

Single Mode Fluoride Patch Cables
Multimode Fluoride Patch Cables
Multimode Fluoride Bundles
MIR Reflection/Backscatter Bundles

Indium Fluoride and Zirconium Fluoride Fiber Comparison
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生データはこちらからダウンロードいただけます。
ZrF4ファイバは中赤外域においてInF3ファイバよりも平坦な損失特性を示しますが、一方で InF3ファイバはより長波長域まで透過します。パッチケーブルに一般的に使用される石英ファイバでは、中赤外域の光は透過しません。製造ロット毎の変動については「グラフ」のタブをご覧ください。 

中赤外域用ファイバおよびパッチケーブルのカスタマイズ

現在のラインナップにはないファイバについてのご要望がございましたら、カスタマイズや対応可能なファイバ線引きについて当社までご相談ください。当社では、中赤外域用ファイバやパッチケーブルについて、下記のようなカスタマイズに対応しております。 

ファイバ素線
  • 損失に対する厳格な要求条件を満たす超低損失中赤外域用ファイバの特別選定
  • コアおよびクラッド形状のカスタマイズ
  • デュアルポリマークラッドでのご提供
  • パワーハンドリング性能の向上
パッチケーブル 
  • カスタムオプション:ファイバの種類、長さ、終端処理、チューブ 
  • 組み込み用(OEM用)パッチケーブル:用途要件に対応した設計 
  • ARコーティング付きパッチケーブル 
  • 過酷な環境用に耐久性を高めたケーブル 

特長 

  • ZBLANフッ化ジルコニウム(ZrF4)ファイバ:285 nm~4.5 µm
  • フッ化インジウム(InF3)ファイバ:310 nm~5.5 µm
  • マルチモードファイバおよびパッチケーブルのオプション
    • コア径: Ø100 ~Ø600 µm
    • NA: 0.20または0.26
  • シングルモードファイバおよびパッチケーブルのオプション
    • ZrF4のシングルモード動作範囲:2.3~4.1 µm 
    • InF3のシングルモード動作範囲:3.2~5.5 µm
  • ファイバーバンドルや反射/後方散乱光用プローブもご提供可能 
  • 標準品やカスタム仕様品に柔軟に対応可能な製造工程(詳細は「中赤外域用ファイバの製造」タブをご覧ください) 

用途

  • 分光 
  • ファイバーレーザ
  • スーパーコンティニウム光源
  • 環境モニタ
  • 医療診断
  • 化学物質検出
  • 赤外イメージング

当社では幅広い種類の中赤外域用のファイバやパッチケーブルを製造しております。また、コアサイズや構造の異なる多くのファイバも開発中です。シングルモードおよびマルチモード用パッチケーブルのほか、光伝達用の2分岐ファイバーバンドルや分光用の反射/後方散乱光用プローブも標準品としてご用意しております。これらの製品に使用されているファイバの仕様については下表をご覧ください。中赤外域用のファイバ素線については当社までお問い合わせください。 

IRphotonics®の中赤外域用ファイバとパッチケーブルは、ZBLANフッ化ジルコニウム(ZrF4)またはフッ化インジウム(InF3)ガラスを基に作られており、機械的柔軟性に優れ、環境安定性もよく、285 nm~4.5 µm(フッ化ジルコニウム)または310 nm~5.5 µm(フッ化インジウム)のスペクトル域で高い透過率を示します。フッ化物ファイバは、当社のほかのファイバ製品と同様、様々なコア径、カットオフ波長、ならびに開口数の製品をご提供可能で、様々な用途に対応できます(ファイバの仕様については下表をご覧ください)。

フッ化物ファイバは、高純度で寸法精度や強度特性の優れた製品を実現できる、当社独自の技術をベースに製造されています。この技術によって光学的ならびに機械的特性の高度な制御ができ、様々な構造を持つファイバの線引きが可能となります(詳細は「中赤外域用ファイバの製造」タブをご覧ください)。 フッ化物ファイバは水酸化物イオン(OH)濃度が非常に低く、中赤外の波長域では平坦な損失特性が得られます(「グラフ」タブをご参照ください)。フッ化物ガラスの屈折率は石英ガラスに近いことから、フッ化物ガラスで作られた光ファイバは、カルコゲン化物ガラスファイバに比べて反射減衰量もフレネル反射率も小さくなっております。

中赤外域用マルチモードファイバの仕様 
Fiber TypeOperating
Wavelengtha
Core
Diameter
AttenuationbNALong-Term
Bend Radius
Short-Term
Bend Radius
Cladding
Diameter
Coating
Diameter
Operating
Temperature
ZrF4
(ZBLAN)
285 nm - 4.5 µm100 ± 2 µmc≤0.2 dB/m
(from 2.0 - 3.6 µm)
0.20 ± 0.02
@ 2.0 µm
≥155 mm≥25 mm192 ± 2.5 µm270 ± 15 µm-55 to 90 °C
200 ± 10 µmc,d≥80 mm≥40 mm290 ± 10 µm355 ± 15 µm
450 ± 15 µmc,e≥125 mm≥30 mm540 ± 15 µm650 ± 25 µm
600 ± 20 µmc,e≤0.25 dB/m
(from 2.0 - 3.6 µm)
≥160 mm≥75 mm690 ± 20 µm770 ± 30 µm
InF3310 nm - 5.5 µm100 ± 2 µmc≤0.45 dB/m
(from 2.0 - 4.6 µm)
0.26 ± 0.02
@ 2.0 µm 
≥155 mm≥15 mm192 ± 2.5 µm287 ± 15 µm-55 to 90 °C
200 ± 10.0 µmc≤0.3 dB/m
(for 2.0 - 4.6 µm)
≥200 mm≥40 mm290 ± 10.0 µm430 ± 25 µm
  • ファイバの動作波長範囲は、減衰量が3 dB/m(1 mあたりの透過率> 50%)の領域と定義されています。 
  • 上のグラフをご覧ください。
  • こちらのファイバを使用しているパッチケーブルは標準品としてご用意しております。
  • こちらのファイバを使用している反射/後方散乱光用プローブは標準品としてご用意しております。
  • こちらのファイバを使用している2分岐ファイバーバンドルは標準品としてご用意しております。 
中赤外域用シングルモードファイバの仕様
Fiber TypeTransmission
Range
SM Operating
Wavelength
Core DiameteraAttenuationNALong-Term
Bend Radius
Short-Term
Bend Radiusb
Operating
Temperature
ZrF4
(ZBLAN)
285 nm - 4.5 µm2.3 - 4.1 µm9 ± 0.5 µm< 0.2 dB/m
(from 2.3 - 3.6 µm)
0.19 ± 0.02
@ 2 µm
≥30 mm≥10 mm-55 to 90 °C
InF3310 nm - 5.5 µm3.2 - 5.5 µm9 ± 0.5 µm0.45 dB/m
(from 3.2 - 4.6 µm)
0.26 ± 0.02
@ 2 µm
≥30 mm≥10 mm-55 to 90 °C
  • こちらのファイバを使用しているパッチケーブルは標準品としてご用意しております。
  • Ø125 µmクラッドで測定
ファイバ素線ならびにカスタムケーブルなどのご要望については当社までご連絡ください。

マルチモードフッ化物ファイバーパッチケーブルの減衰量

Zirconium Fluoride Attenuation
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このグラフは、別個に線引きされたコアサイズØ200 µmの5本のZrF4の減衰量(測定値)を示しています。このデータは、コア径Ø100 µm、Ø200 µm、Ø450 µmのファイバの典型値です。
Zirconium Fluoride Attenuation
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このグラフは、別個に線引きされたコアサイズØ600 µmの5本のZrF4ファイバの減衰量(測定値)を示しています。
Indium Fluoride Attenuation
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このグラフは、別個に線引きされたコアサイズØ100 µmの6本のInF3ファイバの減衰量(測定値)を示しています。
Indium Fluoride Attenuation
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このグラフは、別個に線引きされたコアサイズØ200 µmの5本のInF3ファイバの減衰量(測定値)を示しています。

シングルモードフッ化物ファイバーパッチケーブルの減衰量

Zirconium Fluoride Attenuation
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このグラフは当社のシングルモードZrF4ファイバの減衰量波長特性(測定値)を示しています。グラフの緑色に網掛けされた領域は、減衰量≤0.3 dB/mでのシングルモード動作範囲を示し、青色に網掛された領域はシングルモードで動作はしますが、減衰量が保証適用外の波長範囲を示しています。オレンジ色に網掛された領域は、光が透過する範囲ではありますが、マルチモード動作となります。垂直方向の点線で示されているカットオフ波長は、マルチモード動作の開始点ですが、ロット毎にバラツキがあります。 1.9 µm付近のピークは、2次モードの減衰に相当します。
Indium Fluoride Attenuation
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このグラフは当社のシングルモードInF3ファイバの減衰量波長特性(測定値)を示しています。グラフの緑色に網掛けされた領域は、減衰量≤0.45 dB/mでのシングルモード動作を示し、青色に網掛された領域はシングルモードで動作はしますが、減衰量が保証適用外の波長範囲を示しています。オレンジ色に網掛された領域は、光が透過する範囲ではありますが、マルチモード動作となります。 垂直方向の点線で示されているカットオフ波長は、マルチモード動作の開始点ですが、ロット毎にバラツキがあります。 2.9 µm付近のピークは、2次モードの減衰に相当します。
Zirconium Fluoride SM Bend-Induced Attenuation
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5つの異なった曲げ半径で測定された当社のシングルモードZrF4 ファイバのシングルループにおける曲げ損失のグラフです。グラフの青色および緑色に網掛けされた領域はシングルモードの波長範囲(2.3~4.1 µm)を表しています。
Indium Fluoride SM Bend-Induced Attenuation
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4つの異なった曲げ半径で測定された当社のシングルモードInF3&ファイバのシングルループにおける曲げ損失のグラフです。グラフの青色および緑色に網掛けされた領域はシングルモードの波長範囲(3.2~5.5 µm)を表しています。
中赤外域(MIR)用ファイバの製造概要

試験・特性評価の実施可能項目

  • 減衰量のスペクトル測定
    • UV、可視、近赤外、中赤外域の波長範囲
    • シングルモードまたはマルチモードファイバ、およびバルクガラス
  • シングルモードファイバのカットオフ波長測定 
  • ファイバのNA測定
  • ファイバーガラスやコーティング形状のサブマイクロメータ精度での測定 
  • マルチモードファイバの中赤外域でのハイパワースクリーニング
  • ファイバの引張強度試験 
  • 欠陥/故障解析
  • ファイバーコーティングの硬化度試験 

当社ならびにサードパーティ製ファイバの試験をご要望の場合は、当社までご連絡ください。

製造能力

  • ZBLANフッ化ジルコニウム(ZrF4)およびフッ化インジウム(InF3)ファイバの製造 
  • 低損失中赤外域用ファイバ(~5.5 µmまで)の設計および製造
  • 製造セットアップとスケジュールが柔軟に変更できるため、標準品から試作品まで製造可能

当社の光ファイバ線引き施設では、石英ファイバのほか、ZBLANフッ化ジルコニウム(ZrF4)およびフッ化インジウム(InF3)ファイバの製造を行っております。ZrF4ファイバは300 nm~4.5 µm、InF3ファイバは300 nm~5.5 µmのスペクトル域で高い透過率を示します。ファイバの重要な特性には、物質による吸収ピークがないこと、機械的強度が優れていること、そして環境安定性が良いことなどがあります。 

フッ化物ファイバは中赤外域光を透過させるのに適しています。当社のファイバは、厳格な製造工程により水酸化物イオン(OH)濃度が非常に低く抑えられているため、この波長域での損失特性が小さくなっています。フッ化物ファイバは、カルコゲン化物ガラスファイバのような中赤外域で高い透過率を有する他のファイバと比べて、屈折率や色分散も小さくなっています。当社のフッ化物ファイバは中赤外域分光、ファイバーセンサ、イメージング、ファイバーレーザなどの用途に適しています。 

フッ化物ファイバのプリフォーム製造と線引き 
当社のフッ化物ファイバは、高純度で寸法精度と強度特性に優れた製品を実現する技術をベースに製造されています。ガラス成分は、純度を上げるために環境の管理されたグローブボックス内で混ぜ合わせ、溶融します。溶けたガラスはプリフォームの型に流し込み、冷却します。

このプリフォームをタワー最上部のプリフォーム供給ユニットに装着し、ファイバへと線引きしていきます。フッ化物ガラスファイバは、石英ファイバと同様なプリフォーム技術を用いて線引きされます。この技術は十分に開発されたもので、ファイバ径、同心度、屈折率プロファイルなどのファイバーパラメータを制御するのに有効であることが証明されています。フッ化物ガラスの線引き温度は石英ガラスよりも低いので冷却時間も大幅に短縮されます。よって、フッ化物ファイバ用の線引きタワーは石英ファイバ用よりもかなり低くなります。右下の図に、当社のフッ化物ファイバ用線引きタワーの構成要素を示しています。

当社の中赤外域用ファイバの研究開発チームは、フッ化物ガラスの研究・開発、製造ならびにファイバ線引きについて長年の経験があります。チームは標準品の製造を専門に行うチームと、研究、開発、ならびにカスタムファイバの製造を手掛けるチームの2つに分かれています。チームの専門知識と技術、およびタワー構造と線引きスケジュールの柔軟性により、標準品だけではなくカスタム仕様の製品も製造することができます。カスタム仕様のフッ化物ファイバの製造能力については当社までお問い合わせください。 

フッ化物ファイバの特性評価と試験
当社では専門チームが当社ファイバ製品の試験および特性評価を行っております。線引きされたファイバは、当社の高い品質基準に合うことを確認するために、1本1本の特性を精密に測定しています。 広範囲な試験結果は当社のファイバ線引きチームにもフィードバックされ、それにより1つ1つの製造工程の厳格な管理が可能になっています。 当社製造のファイバについては、カスタム仕様による試験を実施した後に発送することも可能です。ご要望により他社製ファイバのサンプルに対する試験も実施することができます。実施可能な試験やサービスは右に掲載されています。詳細は当社までお問い合わせください。

MIR Fiber Draw Tower
中赤外域ファイバ用線引きタワーの概略図 

当社の中赤外域用ファイバの製造能力

当社で行った特性確認実験:マルチモードファイバを用いたビームプロファイルの変更

ビーム入射角がマルチモードファイバからの出力ビームプロファイルに与える影響についての測定結果をご紹介しています。いくつかの用途では、一般的な光学素子から得られる特有のガウシアン分布の代わりに、トップハット型やドーナツ型のようなビーム分布が望ましい場合があります。この実験では、マルチモードパッチケーブルへ入射する集光ビームの入射角を変化させた場合の影響について調べました。光をファイバ端面に対して垂直に集光すると、ガウシアン分布に近い出力ビームプロファイル(図1)が発生し、入射角を大きくするとトップハット型(図2)またはドーナツ型(図3)のビームプロファイルが発生します。この結果は、マルチモードファイバをどのように使用してビームプロファイルの形状を変更するかを示しています。

実験にはØ200 µm、NA 0.39のステップインデックスファイバーパッチケーブルM38L01(ファイバ素線型番 FT200EMT)をテスト用ファイバとして使用し、集光ビームを入射させました。入射光は、初期、トップ型およびドーナツ型プロファイルを形成するように、マルチモードファイバの入射面に対してそれぞれ0°、11°、15°の入射角で設定しました。入射角を変更する度に、最大の結合効率が得られるよう出力パワーをパワーメータでモニタし、入射ファイバが適切にアライメントされるようにしました。9秒の露光時間でイメージを取得し、ビームプロファイルの形状を評価しました。露光中は、結合用の光学素子(テスト用ファイバの前方)の間で1500 gritの拡散板を手動で回転させて、空間的コヒーレンスを減少させ、きれいなビームプロファイルが形成されるようにしました。

光線追跡モデルを仮定すると、マルチモードファイバに沿って伝搬する一般的な光線には次の2種類があります。毎回反射後にファイバの中心軸を通過する(a)メリジオナル光線と、ファイバの中心軸を通過しない(b)スキューレイです。下図では、この実験で観察された3種類の基本的な光線伝搬の様子を示しています。図4および6は、メリジオナル光線とスキューレイがそれぞれマルチモードファイバを伝搬する様子と、ファイバ出力時の理論的なビーム分布を示しています。図6のように、スキューレイはファイバに沿って螺旋軌道を描きながら伝搬します。その際、半径がrの内側の火面と正接しています。図5は、メリジオナル光線とスキューレイの合成ビームの伝搬と分布を示しています。マルチモードファイバに入射する光の入射角を変更することで、伝搬するメリジオナル光線とスキューレイの割合を変えることができました。その結果、出力をガウシアンに近い分布(主にメリジオナル光線、図1参照)からトップハット型(メリジオナル光線とスキューレイの合成、図2参照)、そしてドーナツ型(主にスキューレイ、図3参照)に変えることができました。図4から6で示されているビームプロファイルは、ファイバ端面から5 mm離れた場所で得たものです。このことから、標準的なマルチモードパッチケーブルを使用すれば、入力ガウシアンプロファイルを損失を最小限に抑えながらトップハット型およびドーナツ型のプロファイルへ変更することが比較的低価格に行えるということがわかります。この実験に使用された装置や実験結果のまとめはこちらをクリックしてご覧ください。

Gaussian Beam Profile
図1. 入射角0°(ファイバ端面に垂直)で得られたガウシアンに近いビームプロファイル
Donut Beam Profile
図3. 入射角15°で得られたドーナツ型ビームプロファイル
Top Hat Beam Profile
図2. 入射角11°で得られたトップハット型ビームプロファイル
Meridional Ray
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図4. ガウシアンに近いプロファイルに対応してメリジオナル光線が伝搬する様子
Skew Ray
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図6. ドーナツ型プロファイルに対応してスキューレイが伝搬する様子
Meridional and Skew Rays
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図5. トップハット型プロファイルに対応してメリジオナル光線とスキューレイが伝搬する様子

Posted Comments:
Ye Yujie  (posted 2021-05-20 13:38:38.163)
中红外光纤的纤芯、包层折射率和直径
YLohia  (posted 2021-05-20 10:22:37.0)
Hello, an applications engineer from our team in China (techsupport-cn@thorlabs.com) will discuss this directly with you.
YLohia  (posted 2021-05-20 10:22:37.0)
Hello, an applications engineer from our team in China (techsupport-cn@thorlabs.com) will discuss this directly with you.
Jun Zhao  (posted 2020-07-28 17:15:42.74)
Could you suggest and quote for InF3 fiber with core size of 10um?
nbayconich  (posted 2020-07-28 11:15:23.0)
Thank you for contacting Thorlabs, I will reach out to you directly to discuss our custom capabilities.
Ian McLaughlin  (posted 2019-08-28 14:40:21.59)
Please provide a quote for the Mid-Infrared Optical Fiber
nbayconich  (posted 2019-08-28 04:18:38.0)
Thank you for contacting Thorlabs. I will reach out to you directly to discuss our custom capabilities and quote you a custom patch cable. For future custom requests please contact techsupport@thorlabs.com directly or you can request a quote from the "Request Quote" link above the feedback section.
todd  (posted 2017-03-03 11:36:46.65)
What is the fluoride fiber buffer material? Is the buffer strippable? Once I know this I will figure out how much fiber I will need a quote for.
tfrisch  (posted 2017-03-13 02:41:45.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. The buffer is acrylate, and I will contact you directly on how the recommended handling differs from silica fibers.
ilindsay  (posted 2015-08-27 15:41:39.307)
Hi. Can you comment on the end preparation of your mid-IR (fluoride) fibers, e.g. differences from SiO2 fibers in terms of cleaving and polishing techniques in the case of applications where connectors are not appropriate?
besembeson  (posted 2015-09-29 08:59:55.0)
Response from Bweh at Thorlabs USA: We recommend Thorlabs Vytran products, such as the LDC-400 (http://vytran.com/product/ldc-400) for cleaving bare fiber. Polishing is only relevant when terminating fiber with a connector and it is different with these mid-IR fibers. I will follow-up with you for further guidance with these if needed.
Last Edited: Jun 23, 2014 Author: Dan Daranciang