光纤制备原理和应用

《光纤制备原理和应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、光纤制备技术及原理2013-10-17光纤的发展历史光纤的结构原理石英光纤的制备光纤的应用光纤的来源光纤的发展历史1966年，英籍华裔学者高锟（C.K.Kao）发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。当时的主要障碍就是如何获得超纯净玻璃材料以降低衰减损耗。四年后的1970年，美国的康宁公司率先研制出了世界上第一根衰减损耗低于20dB/km的石英玻璃光纤。同年第一台室温运行半导体激光器的研制成功，使光源和传输介质的问题得到了解决。1981年第一个光纤系统成功问世，自此以后，光

2、纤通信发展异常迅速，应用范围不断扩大。石英光纤的损耗进展:1966,高锟1000dB/km1970,康宁公司→20dB/km1972,康宁公司→7dB/km1973,贝尔实验室→2.5dB/km1976,日本→0.5dB/km@1.55µm1979,→0.2dB/km@1.55µmnow→0.16dB/km@1.55µm受到瑞利散射和本征吸收的限制，石英光纤的理论损耗极限为0.15dB/km@1.55µm光纤的来源光纤的发展历史光纤的来源光纤的发展历史光纤的结构光纤是高透明电介质材料制成的非常细(外径约为125μm---2ooμm)的低损耗导光纤

3、维．具有束缚和传输从红外到可见光区域内光的功能．也具有传感功能。一般通信用光纤的横截面的结构如图2所示。光纤本身由纤芯和包层构成，纤芯是由高透明固体材料(如高二氧化硅玻璃、多组分玻璃、塑料等)制成，纤芯的外面是包层．用折射率相对纤芯较低的石英玻璃、多组分玻璃或塑料制成,外面一般还有起保护作用的涂覆层。光纤的导光能力取决于纤芯和包层的性质。光纤的来源光纤的结构在光纤中．光传输就是利用光的全反射原理．当入射到光纤芯子中的光与光轴线的交角小于一定值时，光线在界面上发生全反射。这时，光将在光纤的芯子中沿锯齿状路径曲折前进，但不会穿出包层，这样就避免了光在

4、传输过程中的折射损耗。光纤的来源光纤传输的基本原理光纤有多种分类方法1）按折射率可分为阶跃型（SI）光纤和渐变型（GI）光纤。SI光纤的纤芯和包层部分折射率均保持不变，而在纤芯与包层的界面处折射率发生突变。这类光纤只适用于短距离、小容量的通讯系统。GI光纤包层折射率不变，纤芯部分折射率沿径向逐渐变小，可使高次模的光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在多模光纤多为GI光纤。2）按传播波长的长短可将光纤分为短波长光纤（传输波长为0.8~0.9μm）、长波长光纤（传输波长为1.3~1.6μm）。光纤的来源光纤的

5、分类3）按传输模式，可将光纤分为多模光纤和单模光纤。在光纤芯径大（50~100μm）或数值孔径大的光纤中，允许多个具有不同入射角的光线进入光纤传播，即光纤中有多个传输模式，称为多模光纤。由于模间色散较大，因此多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。当光纤芯径较小（8~10μm）或数值孔径小时，将只允许与光纤轴一致的光线进入光纤传播，这种光纤称为单模光纤。单模光纤模间色散较小，适用于远程通讯。4）按纤芯材料组成，可将光纤分为石英光纤、多组分玻璃光纤和塑料光纤。此外还有一些特种光纤，如掺稀土光纤、光子晶体光纤、红外光纤、发光光纤等。光纤的来源光纤的

6、分类原料制备原料提纯制棒拉丝涂敷筛选合格光纤纯度分析质量控制性能测量制造光纤的工艺流程光纤的来源石英光纤的制备过程低损耗的单模和多模石英光纤大多采用“预制棒拉丝工艺”，光纤预制棒工艺是光纤光缆制造中最重要的环节。目前，用于制备光纤预制棒的方法主要采用以下四种方法：外部气相沉积法（OVD）；气相轴向沉积法（VAD）；等离子体化学气相沉积法（PCVD）；改进化学气相沉积法（MCVD）。光纤预制棒制备工艺OVD法：又为“管外气相氧化法”或“粉尘法”，其原料在氢氧焰中水解生成SiO2微粉，然后经喷灯喷出，沉积在由石英石墨制成的基棒外表面，经过多次沉积，去

7、掉母棒，再将中空的预制棒在高温下脱水，烧结成透明的实心玻璃棒，即为光纤预制棒。光纤预制棒制备工艺VAD法：日本1977年开发出来的，其工作原理与OVD相同，不同之处在于它不是在母棒的外表面沉积，而是在其端部（轴向）沉积。VAD的重要特点是可以连续生产，适合制造大型预制棒，从而可以拉制较长的连续光纤。光纤预制棒制备工艺MCVD法：采用的SiCl4、GeCl4等液态原材料在高温下发生氧化反应生成SiO2、B2O3、GeO2、P2O5微粉，沉积在石英反应管的内壁上。在沉积过程中需要精密地控制掺杂剂的流量，从而获得所设计的折射率分布。光纤预制棒制备工艺P

8、CVD法于1978年应用于批量生产。它与MCVD的工作原理基本相同，只是不用氢氧焰进行管外加热，而是改用微波腔体产生的等离子体加热。PC