产品首页1x2保偏光纤耦合器，980 nm
- Narrowband PM Couplers with 980 nm Center Wavelength
- 50:50, 75:25, 90:10, or 99:1 Split Ratio
- 2.0 mm Narrow Key FC/PC or FC/APC Connectors
PN980R3A1
75:25 PM Coupler with FC/APC Connectors
PN980R5F1
50:50 PM Coupler with FC/PC Connectors
Use for Splitting Signals
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| 1x2 PM Coupler Selection Guide | |
|---|---|
| Center Wavelength | Bandwidth |
| 480 nm | ±15 nm |
| 530 nm | ±15 nm |
| 560 nm | ±15 nm |
| 635 nm | ±15 nm |
| 670 nm | ±15 nm |
| 780 nm | ±15 nm |
| 850 nm | ±15 nm |
| 980 nm | ±15 nm |
| 1064 nm | ±15 nm |
| ±65 nm | |
| ±100 nm | |
| 1300 nm | ±100 nm |
| 1310 nm | ±15 nm |
| 1480 nm | ±15 nm |
| 1550 nm | ±15 nm |
| ±65 nm | |
| ±100 nm | |
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每个耦合器都刻有产品型号、序列号和主要规格，以便识别。当左边白色端口用作输入时，下面列出的耦合比等于从白色端口输出(信号输出)的测量值除以红色端口(低功率输出端口)输出的测量值。
)，在"Download Serial Item Data"输入产品的序列号，即可下载测试报告。如果您的设备提供的是纸质版测试报告，而您想要电子版的，请联系技术支持techsupport-cn@thorlabs.com。熊猫保偏光纤横截面
接头键对准光纤的慢轴。
特性
- 980 nm保偏光纤耦合器
- 高偏振消光比(PER)性能
- 分光比：50:50、75:25、90:10或99:1
- 2.0 mm窄键FC/PC或FC/APC接头
- 光纤引线长0.8 m，公差为+0.075 m / -0.0 m
- 每个耦合器都附带单独的测试报告
(请见偏振消光比测量标签；点击这里查看数据表样本) - 请联系我们定制波长、耦合比和接头选项
这些1x2保偏(PM)光纤耦合器用于980 nm，可选择的耦合比有50:50、75:25、90:10或99:1。1x2耦合器只有一个输入端，以简化使用，便于光缆整理。这些耦合器非常适用于将输入端的光以特定耦合比分到两个输出端的应用；与WDM不同，一般不建议将它们用于合束应用。未使用的端口通过能够以尽量减少背向反射的方式在耦合器内部终止(详情请看1x2耦合器教程标签)。
保偏光纤耦合器使用熊猫型保偏光纤生产，光沿光纤慢轴耦合时能够维持高偏振消光比(PER)。如右图所示，应力棒与光纤纤芯平行并施加应力，从而产生双折射，实现保偏工作。保偏耦合器的典型应用包括光学传感器、光学放大器和光纤陀螺仪。
Thorlabs的保偏耦合器具有更高的消光比(包括接头时≥18 dB)和更宽的工作温度范围：-40到85°C。注意，PER会随着温度而变化；详情请看偏振消光比测量标签的温度循环测试部分。带接头或裸纤时，它们可以处理的最大功率为1 W，熔接时则为5 W(详情请看损伤阈值标签)。这些耦合器经过大量测试和消光比验证；请在偏振消光比测量标签查看详细的测试过程。每个耦合器发货时都附带包含测试结果的数据报告。请点击这里查看980 nm保偏耦合器的一份报告样本。
定制和OEM光纤耦合器
我们的耦合器是在北美生产车间制成的，我们的设计团队能够在短短三周内提供定制解决方案。我们提供其它波长、光纤类型、耦合比、端口配置、对准轴或外壳选项的定制耦合器配置，并附带单独的测试报告。详情请联系技术支持techsupport-cn@thorlabs.com。
库存提供的标准耦合器具有2.0 mm窄键FC/PC和FC/APC接头，如下表所示。光纤引线具有Ø900 µm Hytrel®*护套，长度为0.8 m。
*Hytrel®是DuPont Polymers, Inc.的注册商标。
1x2熔融光纤耦合器规格的定义
本标签页简单介绍了我们确定1x2耦合器几个主要规格的方法。1x2耦合器与2x2光纤耦合器的生产过程相同，只是第二个输入端口在内部制作终端，最大程度地减少了背向反射。对于不同波长的合束应用，Thorlabs提供了一系列单模波分复用器(WDM)。我们1x2耦合器端口配置示意图如下。
额外损耗
额外损耗(dB)为总输入功率和总输出功率的比值：
Pport1是1端口的输入功率，Pport2+Pport3是2和3端口的总输出功率。所有的功率都用mW表示。
偏振相关损耗(PDL)
偏振相关损耗是指由于耦合器中的偏振态而导致的最大透过率与最小透过率之比。这个规格仅适用于不是用来维持偏振态的耦合器。PDL始终以分贝(dB)为单位，可以使用下式计算得出：
其中，Pmax是所有可能偏振态中透过耦合器的最大功率。Pmin是相同偏振态下透过的的最小功率。
光学回波损耗(ORL)/方向性
方向性指将端口1用作输入时，一部分输入光在耦合器内部光纤终端处的损耗，可用下式以dB为单位计算：
其中，Pport1和Pport1b分别为端口1和内部终端光纤的光功率(mW) 。这个输出是耦合器分支相接之处的背反射的结果，表示端口2和3的总光输出的损耗。对于50:50的耦合器。方向性等于光学回波损耗(ORL，optical return loss)。
插入损耗
插入损耗定义为耦合器的一个输出分支(信号输出或低功率输出)处输入功率与输出功率的比值。插入损耗总是以分贝(dB)为单位，通常使用下式表示：
其中，Pin和Pout是输入功率和输出功率(mW)。对于我们的1x2耦合器，信号输出和低功率输出都提供了插入损耗规格；我们的规格总是先列出信号输出的插入损耗。如要定义特定输出(端口2或端口3)的插入损耗，方程式可重写为：
插入损耗其实包含耦合(例如，传播到另一输出分支的光)和额外损耗(例如，从耦合器损失的光)的影响。每个输出、信号和低功率输出所允许的最大插入损耗都已明确给出。由于每个输出的插入损耗与耦合到另一输出的光相关，耦合器的两个输出不会同时具有最大插入损耗。
计算插入损耗，功率以dBm为单位
插入损耗也可以用以dBm为单位的功率计算。下面方程式为以mW与dBm为单位展现了功率之间的关系：
然后，插入损耗可以以dB为单位按下式计算：
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耦合比计算的图形表示。
耦合比
插入损耗(dB)是耦合器每个分支的输入功率与输出功率之比，波长是它的函数变量。它同时能得出耦合比和额外损耗两个参数。耦合比可从测量的插入损耗计算出。耦合比(%)是每个输出端口(2和3)的光功率与两个输出端口的总光功率之和之比，波长是它的函数变量。路径A(Path A)表示光从端口1传播到端口2，而路径B(Path B)表示光从端口1传播到端口3。它不会受到光谱特性(比如水吸收区域)影响，因为两个输出分支受到影响的程度相同。
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均匀度计算的图形表示
均匀度
均匀度也可以从测量的插入损耗计算。均匀度是插入损耗在带宽范围上的变化(dB为单位)。它是衡量插入损耗在光谱范围上分布均匀程度的量度。路径A的均匀度是最高插入损耗值与红色实线插入损耗曲线之差(在上面的插入损耗曲线图中)。路径B的均匀度是蓝色实线插入损耗曲线与最低插入损耗值之差。
| Table 98B Component List | ||
|---|---|---|
| Item #a | Description | Qty. |
| Light Source (Not Shown) | ||
| S5FC1005P | PM Benchtop SLD Source, 1550 nm | 1 |
| P1-1550PM-FC-1 | Patch Cable, FC/PC, 1550 nm, PM Panda Style, 1 m | 1 |
| Linear Polarizer Module | ||
| PAF-X-11-PC-Cb | FiberPort, FC/PC, 1050 nm - 1620 nm | 2 |
| CP08FP(/M) | Cage Plates for Mounting FiberPorts | 2 |
| LPNIR050-MP2 | Linear Polarizer | 1 |
| CRM1P(/M) | Cage Rotation Mount | 1 |
| SM1A6T | Adapter with External SM1 Threads and Internal SM05 Threads | 1 |
| ER2-P4 | 2" (50.8 mm) Long Cage Rods, 4 Pack | 1 |
| Analyzer Module | ||
| PAF-X-11-PC-Cb | FiberPort, FC/PC, 1050 nm - 1620 nm | 1 |
| CP08FP(/M) | Cage Plates for Mounting FiberPorts | 1 |
| LPNIR050-MP2 | Linear Polarizer | 1 |
| CRM1P(/M) | Cage Rotation Mount | 1 |
| SM1A6T | Adapter with External SM1 Threads and Internal SM05 Threads | 1 |
| CP33(/M) | SM1-Threaded (1.035"-40) Cage Plate | 1 |
| PM122D | Digital Power Meter, 700 - 1800 nm | 1 |
| ER2-P4 | 2" (50.8 mm) Long Cage Rods, 4 Pack | 1 |
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图98A 测量1550 nm保偏光纤耦合器的消光比的装置
偏振消光比(PER)的测量
偏振消光比(PER)是衡量保偏(PM)光纤或装置可以多好地防止光纤不同偏振轴之间产生交叉耦合的一个参量。 对光纤造成的外部应力（例如从加热、弯曲或拉伸等情况）都会导致PER改变。
有两种方法可以测量光纤耦合器的偏振消光比。最常用的方法使用低相干性(非偏振光或圆偏光)宽带光源，并且用一个线性偏振器和功率计测量消光比。另一方法使用窄带、高相干性光源，并用偏振态测量仪测量PER。
Thorlabs用功率计的方法测量本页出售的优质保偏光纤耦合器的消光比特性。功率计测量装置的实例请看图98A和表98B。将宽带光源输入到线性偏振器模块中，它确定了耦合器中光的输入偏振态。来自一个分支的光输出被发送到分析模块，这个分析模块包含用于测量输出的另一偏振器和功率计。或者，此分析模块可用一个消光比测试仪代替。
偏振消光比使用下方的测试过程进行测量：
- 制备保偏耦合器的光纤端面，以备连接到测量装置。
- 依次调节线性偏振器和分析模块中的偏振器，直到功率计测量到一个最小功率值为止。将测量的数值记为Pmin。
- 将分析仪旋转安装座旋转90°。再将测量值记录为Pmax.
在测量了Pmin和Pmax之后，消光比可用下方等式计算：
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图98D 在标准PN1550R5A1 PM光纤耦合器上进行的7小时温度循环测试表明，白色-白色和白色-红色路径测得的PER在宽温度范围内保持稳定。
图98C 白色-白色路径跟随输入到信号输出，白色-红色路径跟随输入到低功率输出。
温度循环测试
传统PM耦合器在零摄氏度以下使用时，通常会出现偏振消光比(PER)降低的情况，这是由于用于组装设备的粘合剂在温度零度以下时收缩所致。这种效应破坏了耦合器中光的偏振态，从而导致PER下降。虽然可以用较软的粘合剂减轻低温操作的影响，但是这样在高温下会导致可靠性下降。在高温下，粘合剂可能会永久软化，从而改变耦合器的光学性质。
与传统耦合器制造不同，Thorlabs的标准PM耦合器使用专利封装过程和设计，以及精选的粘合剂，确保在非常宽的温度范围上(-40 °C到85 °C)可正常工作，不会对PER和其它光学规格造成显著变化。右边的曲线图为在PN1550R5A1保偏光纤耦合器上进行的7小时温度循环测试，它表明PER在较宽的温度范围上维持稳定。
| Quick Links |
|---|
| Damage at the Air / Glass Interface |
| Intrinsic Damage Threshold |
| Preparation and Handling of Optical Fibers |
激光诱导的光纤损伤
以下教程详述了无终端(裸露的)、有终端光纤以及其他基于激光光源的光纤元件的损伤机制，包括空气-玻璃界面(自由空间耦合或使用接头时)的损伤机制和光纤玻璃内的损伤机制。诸如裸纤、光纤跳线或熔接耦合器等光纤元件可能受到多种潜在的损伤(比如，接头、光纤端面和装置本身)。光纤适用的最大功率始终受到这些损伤机制的最小值的限制。
虽然可以使用比例关系和一般规则估算损伤阈值，但是，光纤的绝对损伤阈值在很大程度上取决于应用和特定用户。用户可以以此教程为指南，估算最大程度降低损伤风险的安全功率水平。如果遵守了所有恰当的制备和适用性指导，用户应该能够在指定的最大功率水平以下操作光纤元件；如果有元件并未指定最大功率，用户应该遵守下面描述的"实际安全水平"该，以安全操作相关元件。可能降低功率适用能力并给光纤元件造成损伤的因素包括，但不限于，光纤耦合时未对准、光纤端面受到污染或光纤本身有瑕疵。关于特定应用中光纤功率适用能力的深入讨论，请联系技术支持techsupport-cn@thorlabs.com。
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图36B 未损伤的光纤端面
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图36A 损伤的光纤端面
空气-玻璃界面的损伤
空气/玻璃界面有几种潜在的损伤机制。自由空间耦合或使用光学接头匹配两根光纤时，光会入射到这个界面。如果光的强度很高，就会降低功率的适用性，并给光纤造成永久性损伤。而对于使用环氧树脂将接头与光纤固定的终端光纤而言，高强度的光产生的热量会使环氧树脂熔化，进而在光路中的光纤表面留下残留物。
| Table 36C Estimated Optical Power Densities on Air / Glass Interfacea | ||
|---|---|---|
| Type | Theoretical Damage Thresholdb | Practical Safe Levelc |
| CW (Average Power) | ~1 MW/cm2 | ~250 kW/cm2 |
| 10 ns Pulsed (Peak Power) | ~5 GW/cm2 | ~1 GW/cm2 |
裸纤端面的损伤机制
光纤端面的损伤机制可以建模为大光学元件，紫外熔融石英基底的工业标准损伤阈值适用于基于石英的光纤(参考右表)。但是与大光学元件不同，与光纤空气/璃界面相关的表面积和光束直径都非常小，耦合单模(SM)光纤时尤其如此，因此，对于给定的功率密度，入射到光束直径较小的光纤的功率需要比较低。
表36C列出了两种光功率密度阈值：一种理论损伤阈值，一种"实际安全水平"。一般而言，理论损伤阈值代表在光纤端面和耦合条件非常好的情况下，可以入射到光纤端面且没有损伤风险的最大功率密度估算值。而"实际安全水平"功率密度代表光纤损伤的最低风险。超过实际安全水平操作光纤或元件也是有可以的，但用户必须遵守恰当的适用性说明，并在使用前在低功率下验证性能。
计算单模光纤和多模光纤的有效面积
单模光纤的有效面积是通过模场直径(MFD)定义的，它是光通过光纤的横截面积，包括纤芯以及部分包层。耦合到单模光纤时，入射光束的直径必须匹配光纤的MFD，才能达到良好的耦合效率。
例如，SM400单模光纤在400 nm下工作的模场直径(MFD)大约是Ø3 µm，而SMF-28 Ultra单模光纤在1550 nm下工作的MFD为Ø10.5 µm。则两种光纤的有效面积可以根据下面来计算：
SM400 Fiber: Area = Pi x (MFD/2)2 = Pi x (1.5 µm)2 = 7.07 µm2 = 7.07 x 10-8 cm2
SMF-28 Ultra Fiber: Area = Pi x (MFD/2)2 = Pi x (5.25 µm)2 = 86.6 µm2 = 8.66 x 10-7 cm2
为了估算光纤端面适用的功率水平，将功率密度乘以有效面积。请注意，此计算假设的是光束具有均匀的强度分布，但其实，单模光纤中的大多数激光束都是高斯形状，使得光束中心的密度比边缘处更高，因此，这些计算值将略高于损伤阈值或实际安全水平对应的功率。假设使用连续光源，通过估算的功率密度，就可以确定对应的功率水平：
SM400 Fiber: 7.07 x 10-8 cm2 x 1 MW/cm2 = 7.1 x 10-8 MW = 71 mW (理论损伤阈值)
7.07 x 10-8 cm2 x 250 kW/cm2 = 1.8 x 10-5 kW = 18 mW (实际安全水平)
SMF-28 Ultra Fiber: 8.66 x 10-7 cm2 x 1 MW/cm2 = 8.7 x 10-7 MW = 870 mW (理论损伤阈值)
8.66 x 10-7 cm2 x 250 kW/cm2 = 2.1 x 10-4 kW = 210 mW (实际安全水平)
多模(MM)光纤的有效面积由纤芯直径确定，一般要远大于SM光纤的MFD值。如要获得最佳耦合效果，Thorlabs建议光束的光斑大小聚焦到纤芯直径的70 - 80%。由于多模光纤的有效面积较大，降低了光纤端面的功率密度，因此，较高的光功率(一般上千瓦的数量级)可以无损伤地耦合到多模光纤中。
插芯/接头终端相关的损伤机制
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图36D 曲线图展现了带终端的单模石英光纤的大概功率适用水平。每条线展示了考虑具体损伤机制估算的功率水平。最大功率适用性受到所有相关损伤机制的最低功率水平限制(由实线表示)。
有终端接头的光纤要考虑更多的功率适用条件。光纤一般通过环氧树脂粘合到陶瓷或不锈钢插芯中。光通过接头耦合到光纤时，没有进入纤芯并在光纤中传播的光会散射到光纤的外层，再进入插芯中，而环氧树脂用来将光纤固定在插芯中。如果光足够强，就可以熔化环氧树脂，使其气化，并在接头表面留下残渣。这样，光纤端面就出现了局部吸收点，造成耦合效率降低，散射增加，进而出现损伤。
与环氧树脂相关的损伤取决于波长，出于以下几个原因。一般而言，短波长的光比长波长的光散射更强。由于短波长单模光纤的MFD较小，且产生更多的散射光，则耦合时的偏移也更大。
为了最大程度地减小熔化环氧树脂的风险，可以在光纤端面附近的光纤与插芯之间构建无环氧树脂的气隙光纤接头。我们的高功率多模光纤跳线就使用了这种设计特点的接头。
确定具有多种损伤机制的功率适用性
光纤跳线或组件可能受到多种途径的损伤(比如，光纤跳线)，而光纤适用的最大功率始终受到与此光纤组件相关的最低损伤阈值的限制。
例如，图36D展现了由于光纤端面损伤和光学接头造成的损伤而导致单模光纤跳线功率适用性受到限制的估算值。有终端的光纤在给定波长下适用的总功率受到在任一给定波长下，两种限制之中的较小值限制(由实线表示)。在488 nm左右工作的单模光纤主要受到光纤端面损伤的限制(蓝色实线)，而在1550 nm下工作的光纤受到接头造成的损伤的限制(红色实线)。
对于多模光纤，有效模场由纤芯直径确定，一般要远大于SM光纤的有效模场。因此，其光纤端面上的功率密度更低，较高的光功率(一般上千瓦的数量级)可以无损伤地耦合到光纤中(图中未显示)。而插芯/接头终端的损伤限制保持不变，这样，多模光纤的最大适用功率就会受到插芯和接头终端的限制。
请注意，曲线上的值只是在合理的操作和对准步骤几乎不可能造成损伤的情况下粗略估算的功率水平值。值得注意的是，光纤经常在超过上述功率水平的条件下使用。不过，这样的应用一般需要专业用户，并在使用之前以较低的功率进行测试，尽量降低损伤风险。但即使如此，如果在较高的功率水平下使用，则这些光纤元件应该被看作实验室消耗品。
光纤内的损伤阈值
除了空气玻璃界面的损伤机制外，光纤本身的损伤机制也会限制光纤使用的功率水平。这些限制会影响所有的光纤组件，因为它们存在于光纤本身。光纤内的两种损伤包括弯曲损耗和光暗化损伤。
弯曲损耗
光在纤芯内传播入射到纤芯包层界面的角度大于临界角会使其无法全反射，光在某个区域就会射出光纤，这时候就会产生弯曲损耗。射出光纤的光一般功率密度较高，会烧坏光纤涂覆层和周围的松套管。
有一种叫做双包层的特种光纤，允许光纤包层(第二层)也和纤芯一样用作波导，从而降低弯折损伤的风险。通过使包层/涂覆层界面的临界角高于纤芯/包层界面的临界角，射出纤芯的光就会被限制在包层内。这些光会在几厘米或者几米的距离而不是光纤内的某个局部点漏出，从而最大限度地降低损伤。Thorlabs生产并销售0.22 NA双包层多模光纤，它们能将适用功率提升百万瓦的范围。
光暗化
光纤内的第二种损伤机制称为光暗化或负感现象，一般发生在紫外或短波长可见光，尤其是掺锗纤芯的光纤。在这些波长下工作的光纤随着曝光时间增加，衰减也会增加。引起光暗化的原因大部分未可知，但可以采取一些列措施来缓解。例如，研究发现，羟基离子(OH)含量非常低的光纤可以抵抗光暗化，其它掺杂物比如氟，也能减少光暗化。
即使采取了上述措施，所有光纤在用于紫外光或短波长光时还是会有光暗化产生，因此用于这些波长下的光纤应该被看成消耗品。
制备和处理光纤
通用清洁和操作指南
建议将这些通用清洁和操作指南用于所有的光纤产品。而对于具体的产品，用户还是应该根据辅助文献或手册中给出的具体指南操作。只有遵守了所有恰当的清洁和操作步骤，损伤阈值的计算才会适用。
安装或集成光纤(有终端的光纤或裸纤)前应该关掉所有光源，以避免聚焦的光束入射在接头或光纤的脆弱部分而造成损伤。
光纤适用的功率直接与光纤/接头端面的质量相关。将光纤连接到光学系统前，一定要检查光纤的末端。端面应该是干净的，没有污垢和其它可能导致耦合光散射的污染物。另外，如果是裸纤，使用前应该剪切，用户应该检查光纤末端，确保切面质量良好。
如果将光纤熔接到光学系统，用户首先应该在低功率下验证熔接的质量良好，然后在高功率下使用。熔接质量差，会增加光在熔接界面的散射，从而成为光纤损伤的来源。
对准系统和优化耦合时，用户应该使用低功率；这样可以最大程度地减少光纤其他部分(非纤芯)的曝光。如果高功率光束聚焦在包层、涂覆层或接头，有可能产生散射光造成的损伤。
高功率下使用光纤的注意事项
一般而言，光纤和光纤元件应该要在安全功率水平限制之内工作，但在理想的条件下(极佳的光学对准和非常干净的光纤端面)，光纤元件适用的功率可能会增大。用户首先必须在他们的系统内验证光纤的性能和稳定性，然后再提高输入或输出功率，遵守所有所需的安全和操作指导。以下事项是一些有用的建议，有助于考虑在光纤或组件中增大光学功率。
要防止光纤损伤光耦合进光纤的对准步骤也是重要的。在对准过程中，在取得最佳耦合前，光很容易就聚焦到光纤某部位而不是纤芯。如果高功率光束聚焦在包层或光纤其它部位时，会发生散射引起损伤
使用光纤熔接机将光纤组件熔接到系统中，可以增大适用的功率，因为它可以最大程度地减少空气/光纤界面损伤的可能性。用户应该遵守所有恰当的指导来制备，并进行高质量的光纤熔接。熔接质量差可能导致散射，或在熔接界面局部形成高热区域，从而损伤光纤。
连接光纤或组件之后，应该在低功率下使用光源测试并对准系统。然后将系统功率缓慢增加到所希望的输出功率，同时周期性地验证所有组件对准良好，耦合效率相对光学耦合功率没有变化。
由于剧烈弯曲光纤造成的弯曲损耗可能使光从受到应力的区域漏出。在高功率下工作时，大量的光从很小的区域(受到应力的区域)逃出，从而在局部形成产生高热量，进而损伤光纤。请在操作过程中不要破坏或突然弯曲光纤，以尽可能地减少弯曲损耗。
用户应该针对给定的应用选择合适的光纤。例如，大模场光纤可以良好地代替标准的单模光纤在高功率应用中使用，因为前者可以提供更佳的光束质量，更大的MFD，且可以降低空气/光纤界面的功率密度。
阶跃折射率石英单模光纤一般不用于紫外光或高峰值功率脉冲应用，因为这些应用与高空间功率密度相关。
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1x2保偏光纤耦合器，980 nm