运动与应力对光纤的影响

我们报告了对 VIRUS 仪器所用光纤进行的广泛测试。这项工作的主要结果探讨了超过 10 年的模拟磨损对 VIRUS 光纤束的传输性能和焦比退化 (FRD) 的影响。在加速寿命测试期间，我们持续监测光纤的 FRD 迹象。我们发现，在望远镜回转速率的运动阶段，瞬态 FRD 事件很常见，但在典型科学观测的运动速率期间，这些事件降至可忽略不计的水平。寿命测试前后进行的光纤传输和 FRD 测试表明，虽然在超过 10 年的模拟磨损中传输值未发生变化，但在所有测试的 18 根光纤中均观察到 FRD 明显增加。这种 FRD 的增加可能是由于光纤束反复弯曲随时间产生的微裂纹所致，这与源于局部应力及随后光纤内光模态扩散的瞬态 FRD 事件形成对比。在 350 nm 至 600 nm 范围内，FRD 的增加没有可测量的波长依赖性。我们还报告了对单根光纤进行的弯曲半径测试，发现 266 微米的 VIRUS 光纤在弯曲半径 $R > 10\text{cm}$ 时对弯曲引起的 FRD 具有免疫力；低于此弯曲半径时，FRD 随半径减小而略有增加。最后，我们详细介绍了目前部署在麦克唐纳天文台 Mitchell 光谱仪（前身为 VIRUS-P）上的光纤束中观察到的一种退化现象。该退化被证明是由选定数量的光纤中的局部剪切引起的，导致了爆发式的 FRD。在少数光纤中，通过仪器的总传输损失可能超过 80%。