光纤制造工艺.ppt

第 2 章光纤和光缆
杜云刚
ygdu2004@
内蒙古工业大学物理系
光纤结构、类型和制造
光纤结构
光纤类型
光纤制造工艺
光纤传输原理
几何光学方法
光纤传输的波动理论
光纤传输特性
光纤色散
光纤损耗
光纤标准和应用
第 2 章光纤和光缆
光缆
光缆基本要求
光缆结构和类型
光缆特性
光缆制造工艺
光纤特性测量方法
损耗测量
带宽测量
色散测量
截止波长测量
光纤结构、类型和制造
光纤结构
纤芯
包层
树脂涂覆层
光纤实际上是一种高度透明的玻璃丝,由二氧化硅玻璃经复杂的工艺拉制而成,其全称是光导纤维。
从电磁波传播的角度来看,光纤实际上是一个圆柱形波导,其横截面基本由三部分组成,即折射率较高的芯区、折射率较低的包层和表面涂覆层。
纤芯:纤芯提供传输光信号的通道,其成分是高纯度的二氧化硅,有时还掺有极少量的掺杂物(如GeO2、P2O5)以提高纤芯的折射率。未掺杂的纯石英光纤可以获得尽可能低的光纤损耗。
包层:为光的传输提供反射面和光隔离,并起一定的机械保护作用。其材料也是含有极少量掺杂物(如B2O3、F)的高纯度二氧化硅。掺杂物的作用是适当降低包层的折射率,使之略低于纤芯的折射率,以满足光传输的全内反射条件。
涂覆层:保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤,同时增加光纤的柔韧性。
设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2,光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。纤芯和包层的相对折射率差:
%—% ,多模光纤为1 %—2 % 。
越大,把光能量束缚在纤芯的能力越强,但信息传输容量却越小。
光纤的分类
光纤结构、类型和制造
(一)按制作光纤的材料分类有:
:
SiO2
(Fluoride Fiber) :
这种光纤原料又简称 ZBLAN(即将氟化锆(ZrF4)、氟化钡(BaF2)、氟化镧(LaF3)、氟化铝(AlF2)、氟化钠(NaF)等氟化物玻璃原料简化成的缩语)。主要工作在2~ 10μm 波长的光传输业务。
由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性,正在进行着用于长距离通信光纤的可行性开发,例如:其理论上的最低损耗,在3μm波长时可达10-2~10-3dB/km,~。目前,ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗,~,尚未广泛实用。
:
SiO2 ,碱金属氧化物、硼铝等氧化物
熔融温度比石英玻璃低,抗拉强度低
:
高度透明的聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)制成;
制造成本低廉,相对来说芯径较大,与光源的耦合效率高, 短距离计算机网链路、船舶内通信等