光纤制备原理和应用

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/km

1970,康宁公司→20dB/km

1972,康宁公司→7dB/km 1973,贝尔实验室→2.5dB/km 1976,日本µm

1979,→µm

now

→µm

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µm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管光纤勺的工拘艺流莲程光纤辞的来碑源石英嚷光纤总的制存备过劈燕程低损漠耗的魄单模门和多商模石乎英光戴纤大反多采阵用“恩预制头棒拉腥丝工完艺”沿，光蹄纤预某制棒峡工艺纺是光携纤光赤缆制解造中招最重洒要的查环节川。目习前，珠用于弯制备召光纤卧预制幻玉棒的土方法倘主要富采用呜以下有四种据方法每：外部膛气相民沉积醋法（OV多D）；气相茄轴向碍沉积愈法（VA云D）；等离依子体俊化学断气相穷沉积匹法（PC户VD）；改进搬化学国气相恩沉积盼法（MC寄VD）。光纤是预制淡棒制观备工碰艺OV赶D法：又为凭“管粪外气烟相氧地化法暗”或尾“粉基尘法御”，那其原仰料在伙氢氧帜焰中辱水解织生成Si黄O2微粉庭，然震后经怖喷灯山喷出它，沉被积在酱由石妨英石端墨制保成的均基棒阴外表击面，闲经过膝多次屑沉积句，去近掉母镇棒，膏再将返中空膏的预满制棒却在高裳温下揭脱水壳，烧紧结成忍透明反的实前心玻猫璃棒花，即茅为光垃纤预瞎制棒赤。光纤新预制站棒制栽备工余艺VA订D法：日樱本19炊77年开巾发出菜来的删，其骆工作田原理窜与OV切D相同抛，不缸同之到处在储于它弃不是湖在母逗棒的没外表丈面沉姜积，毁而是栋在其跑端部环（轴李向）张沉积榆。VA乞D的重店要特耕点是践可以识连续掘生产摇，适德合制剥造大魔型预续制棒披，从谦而可以尝拉制外较长渠的连凉续光飞纤。光纤课预制肾棒制绍备工殊艺MC继VD法：采用艇的Si妈Cl4、Ge英Cl4等液昂态原蚂材料另在高材温下伟发生肃氧化亲反应判生成Si坏O2、B2O3、Ge穗O2、P2O5微粉厨，沉薯积在羞石英盛反应山管的讨内壁杏上。在沉居积过冈程中窃需要搬精密勿地控抗制掺涝杂剂宿的流击量，红从而遵获得跪所设况计的洽折射萝率分划布。光纤虏预制企棒制俊备工兰艺PC诊VD法于19挤78年应什用于焦批量勺生产另。它偶与MC返VD的工很作原再理基针本相能同，追只是裤不用夫氢氧吧焰进屠行管寺外加轮热，惕而是悠改用袋微波触腔体饿产生惠的等桐离子辉体加在热。PC姐VD工艺挂的沉点积温宿度低屠于MC没VD工艺役的沉举积温疤度，乌因此忠反应叙管不恐易变厘形；难微波浑加热蚂腔体麦可以熄沿着喉反应息管轴峡向作极快速垒往复瞒移动越，目每前的供移动币速度挡在8m中/m钢in，这港允许浇在管谢内沉扣积数塘千个鉴薄层弱，从欲而使洋每层炮的沉件积厚染度减序小，膀因此主折射钓率分惧布的冤控制妙更为宴精确害，可责以获旅得更属宽的改带宽规。而恭且，PC宪VD的沉积产效率惰高，汇沉积抓速度停快，有粒利于胸消除Si个O2层沉都积过隙程中睛的微避观不抓均匀愧性，仍从而糖大大龟降低翻光纤允中散老射造洲成的露本征拒损耗炉，适残合制狭备复杂纯折射疾率剖子面的光煤纤，偶可批衰量生所产，资有利绵于降骆低成壤本。光纤讽预制怠棒制艰备工妙艺光纤秆预制绵棒制衣备工迎艺玻璃荐中的麦分子存扩散菜要比固晶体垃中的桂难得奶多，慈即使息在20迁00oC，已匠掺入浑棒体坟中的啊掺杂本剂也惕不会仅扩散再，保筛持原搏预制勿棒中抬折射突率分快布。拉丝阀的拉叨制速普度决港定光播纤的抖粗细2、拉首丝涂敷鄙在光生纤拉剖丝过抱程中惜进行咐，当悔光纤防向下慌拉制姐时，群光纤亲通过筋（压耻力）鞭涂敷谎器，供就可鸟在裸偏纤表犯面均继匀涂俯上30胞~1壶50鲜µm厚的热固捞化硅曾树脂匹或紫绝外光鞋固化亚丙烯纪酸酯。两次型涂敷祥：一次箩涂敷仍（变秀形硅胜酮树山脂）数，形照成缓端冲层灿，保显护光们纤免始遭引苹起微趋弯损陡耗的全外力映作用跌。二次背涂敷听（普乌通硅俊酮树乞脂）攻，提磁高光户纤的旗低温运性能岩和机练械强件度。3、涂窄敷、中塑封环和成矮筒塑封袋，便算于操财作和硬提高跪光纤伸成缆诉时的吗抗张趟力，广增加旅光纤表的机磁械强轰度。画在涂璃敷的协基础芦上再摩套上概尼龙旺、聚兵乙烯牙或聚律酯等心塑料拿。塑封啊分为免：紧套隔和松债套。成筒烟：将情光纤起绕到萍收丝川筒上撤成筒派。4、塑暮封和音成筒最广治泛的奏应用则是在禾通信楚领域即光跌导通狗信。揪自2狠O世壳纪6投O年权代以赔来，薄由于胃在光斜源和凡光纤尖方面腹取得足了重津大的搬突破客，使颠光通唱信获即得异闭常迅安速的树发展钩。作庭为光丑源的胆激光骑，方翼向性闲强、便频率说高．宫是进虎行光检通信他的理贴想光熟源；魄光波旦频带话宽，蚀与电鞠波通继信相微比，裹能提筛供更鞭多的逮通信尾通路陪，可挡满足乔大容较量通倾信系欢统的玩要求艺。因匙此，华光纤倦通信仅与卫糕星通迅信一克并成厚为通晃信领室域里屋最活挖跃的侍两种壶通信爪方式狸。光纤旁的应乡丰用光纤卖的应迷用医学会上光导撇纤维今可以董用作这食道煌、直押肠、嚼膀胱笛、子西宫、谋胃等延深部兵探查城内窥就镜(块胃镜团、血秤管镜救等)迷的光爪学元颗件，欣而且吊不必指切开忧皮肉挪就可转直接快插入棋身体转内部繁进行验手术放。切队除癌兼瘤组依织的乐外科腰手术首激光须刀即爷由光冰导纤且维将改激光海传递拐至手末术部摊位。在照底明和宰光能餐传送礼方面利用奥光导句纤维卸短距怕离可剑以实与现一纸个光值源多勉点照虚明。税光缆思照明浆，可渣利用秒塑料唱光纤驴光缆符传输遣太阳弦光作折为水嗓下、川地下勾照明抄。由适于光断导纤蜻维柔欣软易开弯曲规变形缺，可秤做成作任何挽形状匪，而贴且耗菠电少悲、光杜质稳清定、箩光泽贸柔和图、色谅彩广提泛，台因此悠，它吉是未生来的臣最佳烟灯具安，如趟与太轧阳能演的利禾用结型合起妇来将之成为伴最经股济实旱用的