光纖基礎(chǔ)知識資料

1、光纖基礎(chǔ)知識1 .光纖光纖是一種由多層透明介質(zhì)（玻璃或塑料）制成的用來傳導(dǎo)光波的纖維狀光波導(dǎo)，稱為光導(dǎo)纖 維。光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫。光纖的傳輸原理是光的全反射”2 .光纖的分類光纖的種類很多，根據(jù)用途不同，所需要的功能和性能也有所差異。光纖的分類主要是從工作 波長、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法上作一歸納的，茲將各種分類舉例如下：1）工作波長：紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖（0.85 ym 1.3 ym3 .55 yl）。2）折射率分布：階躍（SI）型光纖、近階躍型光纖、漸變（GI）型光纖、其它（如三角型、 W型、凹陷型等）。3）傳輸模式：單模光纖（含偏振保持光纖、非偏振保持

2、光纖）、多模光纖。4）原材料：石英光纖、多成分玻璃光纖、塑料光纖、復(fù)合材料光纖（如塑料包層、液體纖 芯等）、紅外材料等。按被覆材料還可分為無機(jī)材料（碳等）、金屬材料（銅、銀等）和塑料等。5）制造方法：預(yù)塑有汽相軸向沉積（VAD ）、化學(xué)汽相沉積（CVD ）等，拉絲法有管律法 （Rod in tube）和雙土甘鍋法等。3. 一些不常用光纖的簡單介紹1）摻氟光纖（Fluorine Doped Fiber）摻氟光纖為石英光纖的典型產(chǎn)品之一。通常，作為1.3 ym波域的通信用光纖中，控制纖芯的摻雜物為二氧化銘（GeO2）,包層是用Si02作成的。但接氟光纖的纖芯，大多使用SiO2， 而在包層中卻是摻入

3、氟素的。由于，瑞利散射損耗是因折射率的變動(dòng)而引起的光散射現(xiàn)象。所以， 希望形成折射率變動(dòng)因素的摻雜物，以少為佳。氟素的作用主要是可以降低SI02的折射率。因而， 常用于包層的摻雜。2）紅外光纖（Infrared Optical Fiber）作為光通信領(lǐng)域所開發(fā)的石英系列光纖的工作波長，盡管用在較短的傳輸距離，也只能用于 2ym。為此，能在更長的紅外波長領(lǐng)域工作，所開發(fā)的光纖稱為紅外光纖。紅外光纖主要用于光能 傳送。例如有：溫度計(jì)量、熱圖像傳輸、激光手術(shù)刀醫(yī)療、熱能加工等等，普及率尚低。3）復(fù)合光纖（Compound Fiber）復(fù)合光纖是在SiO2原料中，再適當(dāng)混合諸如氧化鈉（Na2O）、氧化

4、硼（B2O3）、氧化鉀 （K2O）等氧化物制作成多組分玻璃光纖，特點(diǎn)是多組分玻璃比石英玻璃的軟化點(diǎn)低且纖芯與包層 的折射率差很大。主要用在醫(yī)療業(yè)務(wù)的光纖內(nèi)窺鏡。4）氟氯化物光纖（Fluoride Fiber）氟化物光纖氯化物光纖是由氟化物玻璃作成的光纖。這種光纖原料又簡稱ZBLAN （即將氟化 誥（ZrF2）、氟化鎖（BaF2）、氟化鋪（LaF3）、氟化鋁（AIF3 ）、氟化鈉（NaF）等氯化物 玻璃原料簡化成的縮語。主要工作在210ym波長的光傳輸業(yè)務(wù)。由于ZBLAN具有超低損耗光纖 的可能性，正在進(jìn)行著用于長距離通信光纖的可行性開發(fā)，例如：其理論上的最低損耗，在3ym 波長時(shí)可達(dá)10-21

5、03dB/km，而石英光纖在1.55 ymB寸卻在0.15-0.16dB/Km之間。目前， ZBLAN光纖由于難于降低散射損耗，只能用在2.42.7 ym的溫敏器和熱圖像傳輸，尚未廣泛實(shí)用。最近，為了利用ZBLAN進(jìn)行長距離傳輸，正在研制1.3 ym的摻錯(cuò)光纖放大器（PDFA）。5) 塑包光纖（Plastic Clad Fiber）塑包光纖是將高純度的石英玻璃作成纖芯，而將折射率比石英稍低的如硅膠等塑料作為包層的 階躍型光纖。它與石英光纖相比較，具有纖芯租、數(shù)值孔徑（NA ）高的特點(diǎn)。因此，易與發(fā)光二 極管LED光源結(jié)合，損耗也較小。所以，非常適用于局域網(wǎng)（LAN ）和近距離通信。6) 色散位

6、移光纖（DSFDispersionShifted Fiber）單模光纖的工作波長在1.3Pm時(shí)，模場直徑約9Pm，其傳輸損耗約0.3dB/km。此時(shí)，零色 散波長恰好在1.3pm處。石英光纖中，從原材料上看1.55pm段的傳輸損耗最小(約0.2dB/km )。 由于現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)用的摻鑰光纖放大器(EDFA)是工作在1.55pm波段的，如果在此波段也能實(shí)現(xiàn) 零色散，就更有利于應(yīng)用1.55Pm波段的長距離傳輸。于是，巧妙地利用光纖材料中的石英材料色 散與纖芯結(jié)構(gòu)色散的合成抵消特性，就可使原在1.3Pm段的零色散，移位到1.55pm段也構(gòu)成零 色散。因此，被命名為色散位移光纖。加大結(jié)構(gòu)色散的方法，主要

7、是在纖芯的折射率分布性能進(jìn)行 改善。在光通信的長距離傳輸中，光纖色散為零是重要的，但不是唯一的。其它性能還有損耗小、 接續(xù)容易、成纜化或工作中的特性變化小(包括彎曲、拉伸和環(huán)境變化影響)。DSF就是在設(shè)計(jì) 中，綜合考慮這些因素。7) 色散平坦光纖(D F FDispersion Flattened Fiber)色散移位光纖是將單模光纖設(shè)計(jì)零色散位于1.55pm波段的光纖。而色散平坦光纖卻是將從 1.3Pm到1.55pm的較寬波段的色散，都能作到很低，幾乎達(dá)到零色散的光纖稱作DFF。由于DFF 要作至1.3pm1.55pm范圍的色散都減少。就需要對光纖的折射率分布進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)。不過這 種光纖對

8、于波分復(fù)用(WDM )的線路卻是很適宜的。由于DFF光纖的工藝比較復(fù)雜，費(fèi)用較貴。 今后隨著產(chǎn)量的增加，價(jià)格也會(huì)降低。8) 色散補(bǔ)償光纖(DCFDisPersion Compe-nsation Fibe) r對于采用單模光纖的干線系統(tǒng)，由于多數(shù)是利用1.3pm波段色散為零的光纖構(gòu)成的?？墒?， 現(xiàn)在損耗最小的1.55pm，由于EDFA的實(shí)用化，如果能在1.3pm零色散的光纖上也能令1.55pm 波長工作將是非常有益的源為在1.3Pm零色散的光纖中，1.55Pm波段的色散約有16ps/km/nm 之多。如果在此光纖線路中，插入一段與此色散符號相反的光纖，就可使整個(gè)光線路的色散為零。 為此目的所用的

9、是光纖則稱作色散補(bǔ)償光纖。DCF與標(biāo)準(zhǔn)的1.3pm零色散光纖相比，纖芯直徑更 細(xì)，而且折射率差也較大。DCF也是WDM光線路的重要組成部分。9) 偏振保持光纖(PMFPolarization Maintaining fiber )在光纖中傳播的光波，因?yàn)?具有電磁波的性質(zhì)，所以，除了基本的光波單一模式之外，實(shí)質(zhì)上還存在著電磁場(TE、TM )分布的兩個(gè)正交模式。通常，由于光纖截面的結(jié)構(gòu)是圓對 稱的，這兩個(gè)偏振模式的傳播常數(shù)相等，兩束偏振光互不干涉，但實(shí)際上，光纖不是完全地圓對稱， 例如有著彎曲部分，就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)偏振模式之間的結(jié)合因素，在光軸上呈不規(guī)則分布。偏振光的這 種變化造成的色散，稱之偏振

10、模式色散(PMD)。對于現(xiàn)在以分配圖像為主的有線電視，影響尚 不太大，但對于一些未來超寬帶有特殊要求的業(yè)務(wù)，如：(1) 相干通信中采用外差檢波，要求光波偏振更穩(wěn)定時(shí)；(2)光機(jī)器等對輸入輸出特性要求與偏振相關(guān)時(shí)；(3)在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等時(shí)；(4)制作利用光干涉的光纖敏感器等，凡要求偏振波保持恒定的情況下，對光纖經(jīng)過改進(jìn)使偏振狀態(tài)不變的光纖稱作偏振保持光纖， 或稱其為固定偏振光纖。10)雙折射光纖(PANDAPolarization-maintaining AND Absorption-reducing fiber )雙折射光纖是指在單模光纖中，可以傳輸相互正交的兩個(gè)固有

11、偏振模式的光纖。折射率隨偏報(bào)方向變異的現(xiàn)象稱為雙折射。它又稱作PANDA光纖，即偏振保持與吸收減少光纖。它 是在纖芯的橫向兩則，設(shè)置熱膨脹系數(shù)大、截面是圓形的玻璃部分。在高溫的光纖拉絲過程中，這 些部分收縮，其結(jié)果在纖芯y方向產(chǎn)生拉伸，同時(shí)又在x方向呈現(xiàn)壓縮應(yīng)力。致使纖材出現(xiàn)光彈性效應(yīng)，使折射率在X方向和y方向出現(xiàn)差異。依此原理達(dá)到偏振 保持恒定的效果。11)抗惡環(huán)境光纖(Hard Condition Resistant Fiber)通信用光纖通常的工作環(huán)境溫度可在40+60 C之間，設(shè)計(jì)時(shí)也是以不受大量輻射線照射為 前提的。相比之下，對于更低溫或更高溫以及能在遭受高壓或外力影響、曝曬輻射線的

12、惡劣環(huán)境下， 也能工作的光纖則稱作抗惡環(huán)境光纖。一般為了對光纖表面進(jìn)行機(jī)械保護(hù)，多涂覆一層塑料。可是 隨著溫度升高，塑料保護(hù)功能有所下降，致使使用溫度也有所限更吐絲果改用抗熱性塑料，如聚四氟 乙稀(Teflon)等樹脂，即可工作在300c環(huán)境。也有在石英玻璃表面涂覆銀(Ni)和鋁(AI)等 金屬的。這種光纖則稱為耐熱光 纖(Heat Resista nt Fibe)另外，當(dāng)光纖受到輻射線的照射時(shí)， 光損耗會(huì)增加。這是因?yàn)槭⒉Ａв龅捷椛渚€照射時(shí)，玻璃中會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷（也稱作色心：Colour Center）， 尤在0.40.7pm波長時(shí)損耗增大。防止辦法是改用摻雜0H或F素的石英玻璃，就能抑制

13、因輻射 線造成的損耗缺陷。這種光纖則稱作抗輻射光纖（Radiation Resistant Fiber），多用于核發(fā)電站 的監(jiān)測用光纖維鏡等。12） 密封涂層光纖（HCFHermeticallyCoated Fiber）為了保持光纖的機(jī)械強(qiáng)度和損耗的長時(shí)間穩(wěn)定，而在玻璃表面涂裝碳化硅（ SiC）、 碳化鈦（TiC ）、碳（C）等無機(jī)材料，用來防止從外部來的水和氫的擴(kuò)散所制造的光纖。目前， 通用的是在化學(xué)氣相沉積（CVD ）法生產(chǎn)過程中，用碳層高速堆積來實(shí)現(xiàn)充分密封效應(yīng)。這種碳 涂覆光纖（CCF）能有效地截?cái)喙饫w與外界氫分子的侵入。據(jù)報(bào)道它在室溫的氫氣環(huán)境中可維持20 年不增加損耗。當(dāng)然，它在防

14、止水分侵入，延緩機(jī)械強(qiáng)度的疲勞進(jìn)程中，其疲勞系數(shù)（Fatigue Paramete）可達(dá)200以上。所以，HCF被應(yīng)用于嚴(yán)酷環(huán)境中要求可靠性高的系統(tǒng)，例如海底光纜 就是一例。13）碳涂層光纖（CCF Carbon CoatedFiber在石英光纖的表面涂敷碳膜的光纖，稱 之碳涂層光纖。其機(jī)理是利用碳素的致密膜層，使光纖表面與外界隔離，以改善光纖的機(jī)械疲勞損耗和氫分子的損耗增加。CCF是密封涂層光纖（HCF）的一種。14）金屬涂層光纖（Metal Coated Fiber）金屬涂層光纖是在光纖的表面涂布Ni、Cu、Al等金屬層的光纖。也有再在金屬層外被覆塑 料的，目的在于提高抗熱性和可供通電及焊

15、接。它是抗惡環(huán)境性光纖之一，也可作為電子電路的部 件用。早期產(chǎn)品是在拉絲過程中，涂布熔解的金屬作成的。由于此法因被玻璃與金屬的膨脹系數(shù)差 異太大，會(huì)增微小彎曲損耗，實(shí)用化率不高。近期，由于在玻璃光纖的表面采用低損耗的非電解鍍 膜法的成功，使性能大有改善。15）摻稀土光纖（Rare Earth DoPed Fiber在光纖的纖芯中，摻雜如何（）、欽（Nd）、譜（Pr）等稀土族元素的光纖。1985年英 國的索斯安普頓（Southampton）大學(xué)的佩思（Payn等首先發(fā)現(xiàn)摻雜稀土元素的光纖有激光振蕩 和光放大的現(xiàn)象。于是，從此揭開了慢餌等光放大的面紗，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)用的1.55pmEDFA就是利 用摻

16、餌的單模光纖，利用1.47pm的激光進(jìn)行激勵(lì)，得到1.55pm光信號放大的。另外，摻錯(cuò)的氟 化物光纖放大器（PDFA）正在開發(fā)中。16）喇曼光纖（RFRaman Fiber）喇曼效應(yīng)是指往某物質(zhì)中射人頻率f的單色光時(shí)，在散射光中會(huì)出現(xiàn)頻率f之外的f 士fR，f 2fR等頻率的散射光，對此現(xiàn)象稱喇曼效應(yīng)。由于它是物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)與格子運(yùn)動(dòng)之間的能量交換 所產(chǎn)生的。當(dāng)物質(zhì)吸收能量時(shí)，光的振動(dòng)數(shù)變小，對此散射光稱斯托克斯（stokes）線。反之，從 物質(zhì)得到能量，而振動(dòng)數(shù)變大的散射光，則稱反斯托克斯線。于是振動(dòng)數(shù)的偏差FR,反映了能級， 可顯示物質(zhì)中固有的數(shù)值。利用這種非線性媒體做成的光纖，稱作喇曼光

17、纖。為了將光封閉在細(xì)小 的纖芯中，進(jìn)行長距離傳播，就會(huì)出現(xiàn)光與物質(zhì)的相互作用效應(yīng)，能使信號波形不畸變，實(shí)現(xiàn)長距 離傳輸。當(dāng)輸入光增強(qiáng)時(shí)，就會(huì)獲得相干的感應(yīng)散射光。應(yīng)用感應(yīng)喇曼散射光的設(shè)備有喇曼光纖激光器，可供作分 光測量電源和光纖色散測試用電源。另外，感應(yīng)喇曼散射，在光纖的長距離通信中，正在研討作為 光放大器的應(yīng)用。17）偏心光纖（ECFExcentric Core Fiber）標(biāo)準(zhǔn)光纖的纖芯是設(shè)置在包層中心的，纖 芯與包層的截面形狀為同心圓型。但因用途不同，也有將纖芯位置和纖芯形狀、包層形狀，作成不同狀態(tài)或?qū)鼘哟┛仔纬僧愋徒Y(jié)構(gòu)的。相 對于標(biāo)準(zhǔn)光纖，稱這些光纖叫異型光纖。偏心光纖，它是異型光

18、纖的一種。其纖芯設(shè)置在偏離中心且接近包層外線的偏心位置。由于纖芯靠近外表，部分光場會(huì)溢出包層傳播 （稱此為漸消彼Evanescent Wave）。利用這一現(xiàn)象，就可檢測有無附著物質(zhì)以及折射率的變化。偏心光纖主要用作檢測物質(zhì)的光纖敏感器。與光時(shí)域反射計(jì)（OTDR ）的測試法組合一起，還可作分布敏感器用。18）發(fā)光光纖（Luminescent Fiber）采用含有熒光物質(zhì)制造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時(shí)，產(chǎn)生的熒光一部分，可經(jīng)光纖閉合進(jìn)行傳輸?shù)墓饫w。發(fā)光光纖可以用于檢測輻射線和紫外線，以及進(jìn)行波長變換，或用作溫度敏感器、化學(xué)敏感器。在輻射線的檢測中也稱作閃光光纖(Sci ntill

19、ation Fiber )。發(fā)光光纖從熒光材料和摻雜的角度上，正在開發(fā)著塑料光纖。19)空心光纖(Hollow Fiber)將光纖作成空心，形成圓筒狀空間，用于光傳輸?shù)墓饫w，稱作空心光纖?？招墓饫w主要用于能量傳送，可供X射線、紫外線和遠(yuǎn)紅外線光能傳輸。空心光纖結(jié)構(gòu)有兩種：一是將玻 璃作成圓筒狀，其纖芯與包層原理與階躍型相同。利用光在空氣與玻璃之間的全反射傳播。由于， 光的大部分可在無損耗的空氣中傳播，具有一定距離的傳播功能。二是使圓筒內(nèi)面的反射率接近1, 以減少反射損耗。為了提高反射率，有在簡內(nèi)設(shè)置電介質(zhì)，使工作波長段損耗減少的。例如可以作 到波長10.6pm損耗達(dá)幾dB/m的。20)保偏光纖

20、保偏光纖傳輸線偏振光，廣泛用于航天、航空、航海、工業(yè)制造技術(shù)及通信等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè) 領(lǐng)域。在以光學(xué)相干檢測為基礎(chǔ)的干涉型光纖傳感器中，使用保偏光纖能夠保證線偏振方向不變， 提高相干信躁比，以實(shí)現(xiàn)對物理量的高精度測量。保偏光纖作為一種特種光纖，主要應(yīng)用于光纖陀 螺，光纖水聽器等傳感器和DWDM、EDFA等光纖通信系統(tǒng)。由于光纖陀螺及光纖水聽器等可用于軍用慣導(dǎo)和聲吶，屬于高新科技產(chǎn)品，而保偏光纖 又是其核心部件，因而保偏光纖一直被西方發(fā)達(dá)國家列入對我禁運(yùn)的清單。保偏光纖在拉制過程中， 由于光纖內(nèi)部產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)缺陷會(huì)造成保偏性能的下降，即當(dāng)線偏振光沿光纖的一個(gè)特征軸傳輸時(shí)， 部分光信號會(huì)耦合進(jìn)入另一個(gè)

21、與之垂直的特征軸，最終造成出射偏振光信號偏振消光比的下降. 這種缺陷就是影響光纖內(nèi)的雙折射效應(yīng). 保偏光纖中，雙折射效應(yīng)越強(qiáng)，波長越短，保持傳輸光偏振態(tài)越好。保偏光纖在今后幾年內(nèi)將有較大的市場需求。隨著世界新技術(shù)的飛速發(fā)展和新產(chǎn)品的不斷開發(fā)，保偏光纖將沿著以下幾個(gè)方向發(fā)展：(1)采用光子晶體光纖新技術(shù)制造新型的高性能保偏光纖；(2) 開發(fā)溫度適應(yīng)性保偏光纖，以適應(yīng)航空航天等領(lǐng)域環(huán)境的要求；(3)開發(fā)出各種摻稀土保偏光纖 ，滿足光放大器等器件應(yīng)用的需求； (4)開發(fā)氟化物保偏光纖，促進(jìn)纖維光學(xué)干涉技術(shù)在紅外天文學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展；(5)低衰減保偏光纖：隨著單模光纖技術(shù)的不斷完善，損耗、材料色散和波

22、導(dǎo)色散已經(jīng)不再是影響光纖通信的主要因素，單模光纖的偏振模色散(PMD)逐漸成為限制光纖通信質(zhì)量的 最嚴(yán)重的瓶頸，在10 Gbit / s及以上的高速光纖通信系統(tǒng)中表現(xiàn)尤為突出。(6)利用克爾效應(yīng)和法拉第旋光效應(yīng)制造偏振光器件。21)塑料光纖(POFPlastic Optical Fiber)塑料光纖是纖芯和包層都用塑料(透光聚合物)制成的光纖。是由高透明聚合物如聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMAPolymer Polymethylmethacrylate) 聚碳酸酯(PC)作為芯層材料，PMMA、氟塑料等作為皮層材料的一類光纖(光導(dǎo)纖維)。不同的 材料具有不同的光衰減性能和溫度應(yīng)用范

23、圍。(1)評價(jià)塑料光纖的性能指標(biāo)有：衰減塑料光纖的衰減主要取決于所選用的材料的散射損耗和吸收損耗。要想作為通信級塑料光纖，一個(gè)最基本要求就是PMMA塑料光纖的衰減要小于180dB/km。帶寬漸變型塑料光纖是折射率呈梯度分布的光纖，其折射率由芯至包層逐漸降低。只要所形成的漸 變折射率分布適宜，便可獲得抑制模色散，保持大的數(shù)值孔徑，控制出射光波相對于人射光波展寬 的效果。如折射率分布妥當(dāng)，那么材料色散就成為決定傳輸帶寬的主要因素。只要在選擇時(shí)充分注 意材料色散，欲制得帶寬為數(shù)Ghz- km是完全可行的。耐熱性最重要、白勺是，塑料光纖的耐熱性主要由其成分性能決定。耐熱性好的材料成分，決定塑料光纖 具

24、有比較好的耐熱性。判斷材料耐熱性的指標(biāo)有玻璃化溫度、維卡軟化點(diǎn)、熱變形溫度等指標(biāo)。連接性通信塑料光纖多采用纖芯直徑為1000 ym的光纖，是石英光纖的820倍。粗的塑料光纖的 連接比石英光纖要容易得很多。（2）塑料光纖的優(yōu)勢有：塑料光纖質(zhì)輕、柔軟，更耐破壞（振動(dòng)和彎曲）。塑料光纖有著優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度、耐用性和占用 空間小的特點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)使得塑料光纖在汽車中成功應(yīng)用尤為重要。一個(gè)典型的豪華車內(nèi)部至少由 幾公里的銅線和銅纜，重量和成本大為增加。飛機(jī)、火車和其他所有交通工具莫不如此。由于塑料光纖的大直徑和數(shù)值孔徑，光傳導(dǎo)能力大。塑料光纖比銅類傳輸介質(zhì)（雙絞線和同軸電纜）有著高得多的帶寬能力。傳輸?shù)念l率

25、越高，運(yùn)用塑料光纖的成本就越低。塑料光纖的切割、布線、粘結(jié)、拋光和其他加工容易。由于有較大直徑，塑料光纖安裝和與器件、光源、探測器等的連接變得容易和低成本，非專業(yè)人士也能勝任這些操作。準(zhǔn)備 塑料光纖的連接最多不超過1分鐘，也不需要特別的工具。即使是最簡單的剪刀也可以用來切割塑 料光纖。塑料光纖收發(fā)模塊使用650nm波長的紅光，非常安全，使用者可見也容易判斷光纖的連接是否成功。另外，塑料光纖的連接對端面藏留的灰塵和碎屑不敏 威0u 塑料光纖不產(chǎn)生輻射，完全不受電磁干擾和無線電頻率干擾以及噪音的影響。這一點(diǎn)對視頻和音頻的分流尤為重要，很顯然這些干擾和噪音影響圖像和服務(wù)的品質(zhì)。塑料光纖可以 和銅纜在

26、同一管道里或同一線束并排鋪放。塑料光纖不產(chǎn)生噪音，不會(huì)對目前的管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響。POF系統(tǒng)的成本低。據(jù)說用于家庭消費(fèi)電子、家庭聯(lián)網(wǎng)和汽車包括音響、DVD、VCR等的每個(gè)連接的成本低于20美金。所以這些器件都可以在一般商店里買到。通過塑料光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸沒有可能被竊聽，這樣塑料光纖在一些安全程度要求高的場合，就 非常適用。雖然石英光纖廣泛用于遠(yuǎn)距離干線通信和光纖到戶，但塑料光纖被稱之為“平民化”光纖，理由是塑料光纖、相關(guān)的連接器件和安裝的總成本比較低。在光纖到戶、光纖到桌面整體方 案中，塑料光纖是石英光纖的補(bǔ)充，可共同構(gòu)筑一個(gè)全光網(wǎng)絡(luò)。POF與石英光纖相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：模量低，芯徑大（0.31

27、.01101）,接續(xù)時(shí)可使用簡單的 POF連接器，即使是光纖接續(xù)中心對準(zhǔn)產(chǎn)生30ym的偏差也不會(huì)影響耦合損耗；數(shù)值孔徑大（NA0.5 左右），受光角可達(dá)60。而石英光纖只有16?？捎帽阋说腖ED，并且耦合效率高；撓曲性好，易于 加工和使用；在可見光區(qū)有低損耗窗口 ；重量輕;成本及加工費(fèi)用低。POF網(wǎng)絡(luò)在局域網(wǎng)系統(tǒng)中與其他傳輸介質(zhì)相比，也具有明顯的優(yōu)點(diǎn)POF對電磁干擾不敏感，也不發(fā)生輻射，不同數(shù)據(jù)速率下的衰減恒定，誤碼率可預(yù)測，能在電噪聲環(huán)境中使用; 其尺寸較長，可降低接頭設(shè)計(jì)中公差控制的要求，故成網(wǎng)成本較低等。（3）塑料光纖的應(yīng)用有：光纖到戶（FTTH）和光纖到桌面（FTTD），家庭和辦公室智

28、能網(wǎng)絡(luò)（三網(wǎng)合一）90年代開始，通信技術(shù)高速發(fā)展，移動(dòng)通信，衛(wèi)星傳輸和光纖通信，將通信演變?yōu)楦咚?、?容量、數(shù)字化和綜合的多媒體業(yè)務(wù)。在ITU-T的推動(dòng)下，光纖通信的各種標(biāo)準(zhǔn)紛紛制定，如PDH、 SDH、DWDM、AN和B-ISDN等。因此，美國首先提出建立國家信息高速公路的構(gòu)想：國家信息 基礎(chǔ)建設(shè)（Nil），之后各國紛紛制定計(jì)劃，并推出全球的信息技術(shù)建設(shè)計(jì)劃（GII）。70年代，光纖網(wǎng) 絡(luò)主要用于市內(nèi)等大容量業(yè)務(wù)區(qū)，80年代向市外長途干線發(fā)展，到90年代逐步向用戶方向延伸，即所謂FTTx應(yīng)用，也就是光纖到 路邊（FTTC）、至大樓（FTTB）、光纖到公寓（FTTA），和光纖至戶（FTTH）。

29、目前也有采 用電纜到家庭（如:CABLE MODEM和ADSL技術(shù)）的經(jīng)濟(jì)方式，光纖到戶是指從干網(wǎng)到小區(qū)、 用戶間的最后接入網(wǎng)階段全部使用光纖，實(shí)現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、廣播電視及各類智能化系統(tǒng)功能的一種 接入方式，有利于整合網(wǎng)絡(luò)功能和各種資源。光纖到戶正在世界各地得到推廣，日本的光纖到戶普 及率最高，用戶去年底已達(dá)到250萬戶，預(yù)計(jì)今年底將達(dá)到400萬。美國從2004年底開始發(fā)力，截至今年3月線路建設(shè)履蓋用戶160萬，實(shí)際開通業(yè)務(wù)接近 20萬戶。以網(wǎng)絡(luò)游戲領(lǐng)先全球的韓國，同樣對光纖到戶給予了很高的期望，從2003年起韓國的電 信運(yùn)營商陸續(xù)在光纖到戶上加大投資，從2005年開始，寬帶投資中光纖到戶成為主

30、流。韓國政府預(yù)測，到2010年，光纖到戶家庭普及率將達(dá)到70%。歐洲的英 國、德國、瑞典等都在加快發(fā)展光纖到戶。由于塑料光纖的大直徑和數(shù)值孔徑，比銅類傳輸介質(zhì)有更強(qiáng)的帶寬能力。8根銅絲的傳播速度和容量相當(dāng)于2根塑料光纖。但是，每噸銅的價(jià)格卻高達(dá)2030萬元，并且價(jià)格在逐 年上漲。而一根直徑1毫米重1克長1米的塑料光纖卻只有。.20.3元?！叭W(wǎng)融合”戰(zhàn)略中的三網(wǎng) 指的就是電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)。隨著該項(xiàng)戰(zhàn)略的推進(jìn)，用塑料光纖這一根線代替以上這三 種信號的傳輸，而且傳輸成本會(huì)大幅下降。光纖到戶代表著一個(gè)國家寬帶的未來，對光器件、光纖 光纜等行業(yè)有很大的促進(jìn)作用。汽車應(yīng)用現(xiàn)代轎車的各種新功能要

31、求快速可靠地傳輸更大數(shù)據(jù)量。多媒體汽車意味著常常要在較差的環(huán) 境中不受干擾地傳輸視頻和音頻等信號，國際MOST標(biāo)準(zhǔn)與IDB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用塑料光纖。塑料光纖汽車網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)用在級別較高的轎車上，并經(jīng)受住了長時(shí)間的考驗(yàn)。如:戴姆 勒-克萊斯勒（奔馳）”級”系列以及寶馬的“BMW7”系列等。我國部分車型也開始考慮使用塑料光纖通信系統(tǒng)。根據(jù)測試專業(yè)之Faztec Optronics宜捷威科 技的行銷企劃報(bào)告指出，光通訊之Polymer Optical Fiber塑料光纖于車用電子中已成為汽車零組 件發(fā)展的新主流，目前使用于車內(nèi)通訊與車內(nèi)娛樂視聽系統(tǒng)，例如車內(nèi)電視，車內(nèi)音響，車內(nèi)燈具， 車內(nèi)開關(guān)之聯(lián)接線路均陸

32、續(xù)改用塑料光纖。消費(fèi)電子和傳感器塑料光纖在傳感器、消費(fèi)電子領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢，如電腦、視頻攝像機(jī)、CD-ROM、DVD、 VCD、TV、打印機(jī)、掃描儀、磁盤和立體聲系統(tǒng)等。例如我國DVD行業(yè)DVD年產(chǎn)量約為3000萬臺(tái)，用于DVD音頻光纖跳線的塑料光纖需求量為30000km,價(jià)值1200萬元 如加工成光纜，價(jià)值3000萬元，如加工成音頻光纖跳線，價(jià)值1.5億元?？紤]到國內(nèi)主要是把塑 料光纖加工成光纜或音頻光纖跳線出口到日本、韓國、臺(tái)灣、歐美等國家與地區(qū)，塑料光纖在國內(nèi) 這方面的市場需求至少有1億元。工業(yè)控制總線系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的高速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化水平提高到一個(gè)嶄新的高度。工業(yè)自動(dòng)

33、化 根據(jù)其特點(diǎn)和使用方向可分為過程控制自動(dòng)化、面向生產(chǎn)和制造業(yè)的自動(dòng)化以及自動(dòng)化測量系統(tǒng)（工業(yè)測量儀表）。這些工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的建立和發(fā)展都有一個(gè)共同特點(diǎn)，即 由直接控制系統(tǒng)向集散型控制系統(tǒng)發(fā)展，而這種集散型控制系統(tǒng)的發(fā)展都是以各種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)。 通過這些形形色色的工業(yè)總線系統(tǒng)，各種工業(yè)設(shè)備構(gòu)成一個(gè)既分散又統(tǒng)一的整體。對POF來說， 工業(yè)控制總線系統(tǒng)是其最穩(wěn)定和最大的市場之一。通過轉(zhuǎn)換器，POF可以與RS232、RS422、 100Mbps以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口相連，從而在惡劣的工業(yè)制造環(huán)境中提供穩(wěn)定、可靠的 通信線路，高速傳輸工業(yè)控制信號和指令，避免了因使用全屬電纜線路受電磁干擾而導(dǎo)致

34、通信中斷 的危險(xiǎn)。照明及太陽能利用由于塑料光纖照明和其它方式相比具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，所以它已廣泛地應(yīng)用于各種場 合，并在不斷地推廣中。現(xiàn)將目前國內(nèi)應(yīng)用情況和場合簡述如下：a室內(nèi)裝飾在室內(nèi)裝飾中，用側(cè)發(fā)光光纖來構(gòu)成輪廊線條，光照均勻、顏色柔和，給人一種和諧幸福的感 覺；細(xì)端光的合理利用，在家里營造出浪漫溫馨的氣息，在自己的家里也如同沐浴酒吧的感覺。在 酒店大廳中，安裝流星光纖制作的水晶吊燈，通過各種色彩和亮點(diǎn)的變化，更顯得華麗別致，給人 耳目一新的感覺；在KTV包房和演藝大廳里面，利用端光光纖，拼組成具有藝術(shù)效果的圖案，同 時(shí)還可以利用端光光纖吊頂，可模擬星空效果，忽明忽暗，使人有無限的太空遐想。b水

35、景照明水景離開了照明就失去了迷人的景色。而普通照明又給游人帶來危險(xiǎn)的隱患，我們游覽水景時(shí)， 通常都可以看見”請勿戲水，小心有電”等字樣，無疑給我們的游覽帶來點(diǎn)點(diǎn)遺憾。由于光纖照明實(shí) 現(xiàn)了光電分離，用光纖照明作為水景的點(diǎn)綴，不但顏色鮮艷新穎，而且絕對安全可靠，實(shí)屬最佳搭 配。光纖照明除了針對水體照明時(shí)，使水色更為艷麗動(dòng)人外，也可用側(cè)光光纖來構(gòu)成水池的輪廊線。使垂直的彩色水姿與橫向的水池輪廓，形成協(xié) 調(diào)的線條美。c城市建筑在燈光工程中，用側(cè)發(fā)光光纖來構(gòu)成建筑輪廓線是最常見應(yīng)用實(shí)例。特別是對一個(gè)城市的形象 建筑，以多彩的線條把建筑輪廓在夜色中顯得更蔚蔚壯觀。同時(shí)光纖使用壽命很長，屬于免維護(hù)產(chǎn) 品，大

36、大減低了運(yùn)營費(fèi)用。另外，可以改變光纖裝飾照明的光色，使建筑物輪廓的色彩隨季節(jié)或氣 候而變化，給人們一種人性化的感覺。d園林綠化在園林綠化中，用端發(fā)光光纖來作亭院燈、地埋燈，使綠地、道路在照明的同時(shí)也有色彩變化。 e道路照明在景觀道路上，裝上星星點(diǎn)點(diǎn)的端發(fā)光光纖，成為光纖甬道，更增加了景觀的趣味性，同時(shí)可 以將流星光纜平鋪于地面，人們走在上面如同在光色中浮游，給游玩的人們無窮的遐想。f溶洞照明溶洞是一種自然景觀，由于它沒有陽光照射，全靠燈光來展現(xiàn)它的風(fēng)采。多變的光色和柔性的 光纖，對無規(guī)則溶石和湖岸更顯出它的有用武之地，使溶洞的景色更迷人。而最重要的是清除了對 游客的不安全隱患。g古建筑物及文物

37、照明在一般的燈光照射下，因紫外光的作用，使圖書文物、木結(jié)構(gòu)等建筑物加速老化。同時(shí)有電會(huì) 造成大火的危險(xiǎn)。而用光纖照明，既安全又能達(dá)到理想的藝術(shù)效果。h易燃易爆場合在油庫、礦區(qū)等嚴(yán)禁火種入內(nèi)的危險(xiǎn)場合中。應(yīng)用其他各種照明都有明火的隱患。如不小心就 會(huì)釀成大禍。從安全角度看，因光與電分開，所以光纖照明應(yīng)是一種最理想的照明。i太陽光的利用在我們常見的太陽能利用中，都是把太陽光轉(zhuǎn)換為熱能或電能，而光纖可將太陽光直接加以利 用，用來改善居室照明，對于陰暗的地下室、隧道，采用光纖照明，可讓永遠(yuǎn)見不到陽光的地方能 重見光明。軍事通信在軍事通信上，POF正在被開發(fā)用于高速傳輸大量的第三、保密信息，如利用POF

38、重量輕、 可撓性好、連接快捷，適用于隨身配戴的特點(diǎn)，用于士兵穿戴式的輕型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并能夠插入通 信網(wǎng)絡(luò)下載、存儲(chǔ)、發(fā)送、接收關(guān)鍵任務(wù)信息，且在頭盔顯示器中八顯八示。（4）塑料光纖的市場發(fā)展前景：中國科學(xué)家經(jīng)過多年努力，終于攻克了從本體聚合法直接生產(chǎn)聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）突變 型塑料光纖的技術(shù)難關(guān)，掌握了批量連續(xù)化生產(chǎn)塑料光纖技術(shù)。中科院理化技術(shù)研究所現(xiàn)已累計(jì)生 產(chǎn)出數(shù)百萬米低損耗突變型塑料光纖，破除了日本公司在國際上的壟斷地位。近幾年全球塑料光纖的需求量迅速增加，2005年國際上PMMA塑料光纖銷售額已經(jīng)達(dá)到數(shù)十億美元。而適用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡蛽p耗PMMA塑料光纖，目前只有日本三菱 公司能

39、夠生 產(chǎn)，每年我國均從日本進(jìn)口大量的PMMA塑料光纖。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人甄珍和劉新厚研究員介紹，中科院理化所掌握了從原材料提純、經(jīng)本體聚合直接拉制光纖整套技術(shù)。其核心技術(shù)是高純度光纖級PMMA光學(xué)模塑料（芯層材料）以及皮層材料的制備技術(shù)。在研制過程中，中國科學(xué)院理化技術(shù)所先后開發(fā)了具有自主知識產(chǎn) 權(quán)的單分子擴(kuò)散轉(zhuǎn)移原料提純新技術(shù)，平推式薄層管式與雙螺桿復(fù)合系統(tǒng)的本體聚合制備高純度光纖級PMMA原料以及與之相配套的包層材料技術(shù)，并成功地解決了產(chǎn)業(yè)化 的相關(guān)問題。目前該所已研制成功日產(chǎn)10萬米PMMA塑料光纖的全自動(dòng)流水線，連續(xù)數(shù)月穩(wěn)定 生產(chǎn)出光 衰減在170-200dB/km的PMMA光纖，累計(jì)生產(chǎn)出

40、數(shù)百萬米低損耗塑料光纖，表明這一產(chǎn)業(yè)化技 術(shù)已經(jīng)成熟。同時(shí)，該所還具備批量生產(chǎn)光衰減為150dB/km的階躍型PMMA光纖潛能，產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際同類產(chǎn)品的最好水平。低衰減PMMA光纖連續(xù)化批量生產(chǎn)技術(shù)的問世，標(biāo)志我國在該領(lǐng)域躋身世界先進(jìn)行列。當(dāng)今信息技術(shù)的發(fā)展迫切需要信息容量大的光纖材料，對通訊網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求越來越高。塑料 光纖具有芯徑大、質(zhì)地柔軟、聯(lián)結(jié)容易、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、傳輸帶寬大等優(yōu)點(diǎn)，在寬帶接人網(wǎng)系 統(tǒng)、家庭智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、汽車智能系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)以及紡織、照明、太陽能利 用系統(tǒng)等方面的應(yīng)用市場潛力巨大。目前塑料光纖在我國的應(yīng)用場合有：室內(nèi)裝飾、水景照明、溶洞照明、

41、易燃易爆場合、太陽光 的利用。此外，塑料光纖在工業(yè)，特別是汽車工業(yè)、農(nóng)業(yè)及國防建設(shè)中也得到了大量的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)成本的降低、性能的提高、數(shù)字傳播技術(shù)的引入、電磁干擾的減少以及塑料光纖標(biāo)準(zhǔn)的制 定與完善都使得塑料光纖在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防建設(shè)中得到大量應(yīng)用，并推動(dòng)著塑料光纖產(chǎn)業(yè)逐漸成 為光通信的主流產(chǎn)業(yè)。目前，塑料光纖主要應(yīng)用于低速、短距離的通信傳輸中。由于塑料光纖具有 通信容量大、不放射電磁噪音、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，因 而在汽車制造工業(yè)中得到廣泛使用。寶馬公司已 在其最新產(chǎn)品中使用塑料光纖，用于汽車制造系統(tǒng)的通信。在工業(yè)控制總線系統(tǒng)中，通過轉(zhuǎn)換器，塑料光纖可與RS232、RS422 100 Mb/s以太網(wǎng)、

42、令牌網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口連接，從而在惡劣的工業(yè)制造環(huán)境中提供穩(wěn)定、可靠的通信路線，高 速傳輸工業(yè)控制信號和指令，避免了因使用金屬電纜線路受干擾而導(dǎo)致通信中斷的危險(xiǎn)。通過塑料光纖，我們可實(shí)現(xiàn)智能家電（家用PC、HDTV、電話、數(shù)字成像設(shè)備、空調(diào)、冰箱、 音響系統(tǒng)、廚用電器等）的聯(lián)網(wǎng)，達(dá)到家庭自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制管理，提高生活質(zhì)量;通過塑料光纖， 我們可實(shí)現(xiàn)辦公設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，如計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)并行處理，辦公設(shè)備間數(shù)據(jù)的高速傳輸 可大大提高工作效率，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公等。在低速局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率小于100Mb/S時(shí)，100m范圍 內(nèi)的傳輸用SI型塑料光纖即可實(shí)現(xiàn);150 Mb/s 50m范圍內(nèi)的傳輸可用小數(shù)值

43、孔徑POF實(shí)現(xiàn)。POF 在制造工業(yè)中可得到廣泛的應(yīng)用。通過轉(zhuǎn)換器，POF可以與RS232 RS422 100 Mb/S以太網(wǎng)、 令牌網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口相連，從而在惡劣的工作制造環(huán)境中提供穩(wěn)定、可靠的通信線路。能夠高速 地傳輸工業(yè)控 制信號和指令，避免因使用金屬電纜線路而受電磁干擾導(dǎo)致通信傳輸中斷的危險(xiǎn)。塑料光纖作為短距離通信網(wǎng)絡(luò)的理想傳輸介質(zhì)，在未來家庭智能化、辦公自動(dòng)化中也將得到廣 泛應(yīng)用。在In ternet服務(wù)中，塑料光纖由于重量輕且耐用，因而被用來將車載機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)和控制系 統(tǒng)連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，將微型計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備、移動(dòng)電話、傳真等外設(shè)納入機(jī)車整體設(shè)計(jì)中， 旅客可通過塑料光纖網(wǎng)絡(luò)在座位

44、上享受音樂、電影、視頻游戲、購物。當(dāng)塑料光纖在傳輸距離不超 過100m時(shí)，其傳輸速率能達(dá)到11 Gb/s,因此在互聯(lián)網(wǎng)短距離傳輸中可以用塑料光纖代替雙絞線和同軸電纜，從而保證了互聯(lián)網(wǎng)中短是巨離的大容量通信在單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)%，重量輕、可撓性好、連接快捷的塑料光纖，被用于士兵穿戴式的輕型計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)。塑料光纖也被用在飛機(jī)、戰(zhàn)艦、導(dǎo)彈等高科技智能武器的控制系統(tǒng)中。隨著科技的發(fā)展，塑料光纖的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，其市場的發(fā)展會(huì)越來越廣闊。國外在塑料光 纖的應(yīng)用開發(fā)上已取得了較大的成果，且不斷在加大新的應(yīng)用研究投入，在韓國、中國以及我國臺(tái) 灣地區(qū)已經(jīng)有廠商開始投入研發(fā)生產(chǎn)，因此產(chǎn)業(yè)更應(yīng)就塑料光纖的研究和發(fā)展予

45、以密切注視?？傊S著科技的高速發(fā)展，塑料光纖的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)越來越廣，必將 給光通信帶來一場新的革命。4 .常用石英光纖的重點(diǎn)介紹石英光纖（Silica Fiber ）是以二氧化硅（SiO2）為主要原料，并按不同的摻雜量，來控制纖 芯和包層的折射率分布的光纖。纖芯的折射率略高于包層，包層的折射率為常數(shù)。這種光纖有很低 的損耗和中等程度的色散。目前通信用光纖絕大多數(shù)是石英光纖。1）優(yōu)缺點(diǎn)在第二部分：光纖通信簡介中有詳細(xì)介紹，此處略。2）生產(chǎn)方法目前通信中所用的光纖一般是石英光纖。石英的化學(xué)名稱叫二氧化硅（SiO2），它和我們?nèi)粘Ｓ脕斫ǚ孔铀玫纳白拥闹饕煞质窍嗤?。但是普通的石英材料制成的光纖是

46、不能用于 通信的。通信光纖必須由純度極高的材料組成不過，在主體材料里摻入微量的摻雜劑，可以使纖 芯和包層的折射率略有不同，這是有利于通信的。光纖預(yù)制棒是制造石英系列光纖的核心原材料。簡單地說，用于拉光纖（絲）的玻璃特種預(yù)制大棒。人們在制造光纖時(shí)先要制做出光纖預(yù)制棒，預(yù)制棒一般直徑為幾毫米至幾十毫米（俗稱光棒）。 光纖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就是在預(yù)制棒中形成的，因而預(yù)制棒的制作是光纖工藝中最重要的部分。光纖品種 為了保護(hù)裸玻璃光纖，使其不受光和水汽等外部物質(zhì)的污染，在光纖拉成的同時(shí)，就給它涂上彈性 涂料（被覆層）。光纖由纖芯、包層和被覆層組成，導(dǎo)光的部分是處于觸線上的實(shí)心纖芯，包層的 作用是提供一個(gè)圓柱形的

47、界面，以便把光線束縛在纖芯之中。被覆層是一種彈性耐磨的塑料材料， 它增強(qiáng)了光纖的強(qiáng)度和柔軟性。在光纖預(yù)制棒完成后，就進(jìn)入到光纖拉絲的過程。其作法是在無塵室中將光纖預(yù)制棒固定在拉 絲機(jī)頂端，并逐漸加熱至2000攝氏度。光纖預(yù)制棒受熱后便逐漸融化并在底部累積液體，待其自 然垂下，就形成光纖。這里的關(guān)鍵在于均勻加熱、拉制速度的控制等。拉制技術(shù)無誤時(shí)，拉出的光纖結(jié)構(gòu)會(huì)與光纖預(yù)制棒的結(jié)構(gòu)相同（只不過是縮小了很多）。涂覆材料也在拉絲機(jī)上及時(shí)涂敷，以保護(hù)光纖免受潮氣、磨損的傷害。有的涂覆材料是通 過自然冷卻附在光纖上，有的是用某種光線（紫外線）照射光纖使涂覆材料固化。拉絲的過程中， 光纖直徑的測量及控制非常

48、重要。光纖的直徑和結(jié)構(gòu)等質(zhì)量參數(shù)多與拉制速度有關(guān)，自動(dòng)化的測量 監(jiān)控會(huì)隨時(shí)調(diào)節(jié)拉絲的速度。國際上生產(chǎn)石英光纖預(yù)制棒的方法有十多種，其中普遍使用并能制作出優(yōu)質(zhì)光纖預(yù) 制棒方法主要有四種，即OVD法、MCVD法、PCVD法和VAD法。序號方法英文名稱中文名稱1OVDOutside Vapor Deposit! on管外汽相沉積技術(shù)2MCVDModified Chemical Vapor Depositi on改進(jìn)了的化學(xué)汽相沉積技術(shù)3PCVDPlasma-activated Chemical Vapor Depositi on等離子體化學(xué)汽相沉積技術(shù)4VADVapor-phase Axial De

49、positi on軸向汽相沉積技術(shù)僅用上述工藝名稱簡單地表示當(dāng)前的生產(chǎn)工藝已經(jīng)不是很全面了。當(dāng)前商業(yè)生產(chǎn)光纖預(yù)制棒的汽相沉積工藝都已經(jīng)發(fā)展為曬步法”（Twostep Processes）其中，OVD、MCVD等 工藝名稱僅僅表示生產(chǎn)預(yù)制棒的第1步，即生產(chǎn)芯棒（Core-rod/Primary Preform/I nitial Preform） 所用的工藝。在生產(chǎn)預(yù)制棒時(shí)，不僅要制造芯也必需制造部分包層，這是為了確保光纖的光學(xué)質(zhì)量。第二步， 在芯棒上附加外包層（俗稱外包技術(shù)或Overcladding），制成預(yù)制棒，拉絲之前，可以把預(yù)制棒 拉細(xì)也可以不拉細(xì)，這取決于預(yù)制棒和拉絲爐的大小。所謂“兩步

50、法”并不局限于兩步，光纖預(yù)制棒的光學(xué)特性主要取決于芯棒制造技術(shù)；光纖預(yù)制棒的成本主要取決于外包技術(shù)，因此，芯棒制造技術(shù)加上外包技術(shù)才能全面說明當(dāng)前光纖 預(yù)棒制造工藝的特征。在芯棒的制造技術(shù)中，MCVD和PCVD稱為管內(nèi)沉積工藝，OVD和VAD屬于外沉積工藝在 單模光纖制造上。OVD和VAD方法，沉積速度快，效率高。能制造大的包層預(yù)制棒，成本低。MCVD和PCVD方法，采用天然石英管生產(chǎn)單模光纖，受到了石英管沉積量的 限制，進(jìn)而限制了預(yù)制棒的尺寸和生產(chǎn)效率，成本高，效率低。在激烈的光纖市場競爭中，迫使MCVD和PCVD方法，降低成本和提高生產(chǎn)效率。開發(fā)出合 成石英管技術(shù)，突破了預(yù)制棒尺寸的限制，

51、提高了生產(chǎn)效率，降低了本身成本。目前汽相沉積制造光纖大預(yù)制棒的方法有8種：(1) OVD(2) VAD(3) MCVD + OVD(4) PCVD + OVD(5) VAD + OVD(6) MCVD +合成管(7) PCVD +合成管(8) VAD +合成管目前，我國已引進(jìn)的生產(chǎn)單模光纖預(yù)制棒的方法有(3)、(5)、(6)、(7)和(8)等 共五種方法。在制造光纖的過程中，要注重：光纖原材料的純度必須很高。必須防止雜質(zhì)污染，以及氣泡混入光纖。要準(zhǔn)確控制折射率的分布。正確控制光纖的結(jié)構(gòu)尺寸。盡量減小光纖表面的傷痕損害，提高光纖機(jī)械強(qiáng)度。4)折射率分布光纖有兩種，一種是多模光纖，它容許幾百個(gè)模式

52、在光纖中傳輸。多模光纖若以光纖剖面上的 折射率分布形狀來分，一種叫漸變型，一種叫突變型。另外一種是單模光纖，它只容許一個(gè)模式(基 模LPoi)在光纖中傳輸。圖1.1.1中給出了兩種多模光纖的折射率分布形狀。圖中的&為纖芯半 徑，m為芯區(qū)中的最大折射率，n2為包層折射率。定義相對折射率差為：(L1)(當(dāng) 1時(shí))n(r) 0n(r)m020芯區(qū)芯區(qū) 包層Rca.突變型0 Rcb.漸變型圖1-1-1 .兩種多模光纖的折射率分布相對折射率差及折射率剖面分布n (r)是光纖設(shè)計(jì)和制造時(shí)的重要參數(shù)。一般情況下，多 模光纖的1 %單模光纖的0.020.5%。(1)基本原理光纖折射率分布描述的是從纖芯至包層的

53、折射率隨半徑的變化，如圖 1 -2-1所示 n = n r(1-2)光纖中模的傳播依賴于折射率分布的形狀。用在實(shí)際應(yīng)用中光纖折射率分布曲線也可 半徑的折射率分布指數(shù)函數(shù)來描述：對于芯：ny尸2ra對于包層：s常數(shù)式中：H1 光纖芯折射率；(1-3一芯/包相對折射率差；r離開光纖芯軸的距離；a纖芯半徑()； g折射 率分布指數(shù)；n2 包層折射率。n(r)芯折射率包層折射率-a+a圖121 光纖折射率分布只有在階躍分布時(shí)，芯折射率為常數(shù)：n(r)=ni。對于所有其他分布時(shí)，折射率都是由包層折 射率地逐漸增大至纖芯折射率。歸一化頻率V值是描述光纖特性的一個(gè)重要參數(shù)。它與芯半徑a纖芯的數(shù)值孔徑NA和波

54、長入或光波數(shù)R有關(guān)。VaNA( 1-4)對于折射率分布指數(shù)為g的任意幕指數(shù)率的折射率分布，芯中傳導(dǎo)的模數(shù)量值有關(guān)，其關(guān)系可近似地表示為：V2 g 2g2(1-5)階躍折射率分布(光纖的芯中傳導(dǎo)模數(shù)量近似為：N =Vj2( 1 -6)梯度折射率分布(g=2)光纖的芯中傳導(dǎo)模數(shù)量近似為：N =V：4( 1 -7)三角折射率分布(g=1)光纖的芯中傳導(dǎo)模數(shù)量近似為：N 7%(1-8)由以上三式可知，當(dāng)光纖的V值相同時(shí)，梯度折射率分布光纖芯中傳導(dǎo)模數(shù)量只有階躍折射率 分布光纖的一半，三角折射率分布光纖芯中傳導(dǎo)模數(shù)量只有階躍折射率分布的三分之一。光纖芯中 傳導(dǎo)模數(shù)量越少，光纖的帶寬就越寬。通常，將能同時(shí)

55、傳輸幾個(gè)模的光纖稱為多模光纖。如果要減少模數(shù)(即V值)，則必須減小芯直 徑2a或數(shù)值孔徑NA，或者增大光波長。階躍折射率分布(g-P的光纖，V值比常數(shù)Vc=2.405更小，僅有一個(gè)模，即基模LPoi能在纖 芯中傳播。這種只傳播一個(gè)模的光纖稱為單模光纖。是階躍折射率分布(g-x)的光纖的極限值。角注c表示極限的概念，對具有任意折射率分布指數(shù) g的幕指數(shù)率分布，極限值可近似地表示為：乂我爐 2(1-9)例如對于梯度多模光纖，極限值可近似地表示為：Vc=2.405 V2=3.4波長入 人的光纖才是單模光纖。(2)設(shè)計(jì)原則光纖的折射率分布與光纖的性能密切相關(guān)，例如，多模光纖的折射率分布對其帶寬具有決定

56、性 的影響，單模光纖的折射率分布只決定其截止波長、模場直徑和色散。因此，要制造出令人滿意的光 纖，必須根據(jù)光纖的類型進(jìn)行合理的剖面設(shè)計(jì)。盡管不同類型光纖要求的具體技術(shù)指標(biāo)有異，但是 一個(gè)優(yōu)秀的光纖折射率剖面設(shè)計(jì)都必須遵循下述設(shè)計(jì)原則：高帶寬和低色散多模光纖應(yīng)力求其折射率分別最佳，以達(dá)到帶寬最高之目的。單模光纖的折射率分布應(yīng)使其波 長具有低色散和小的色散斜率。衰減系數(shù)小從剖面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、摻雜劑、材料選擇、制造工藝技術(shù)等設(shè)法保證所制得的光纖衰減系數(shù)最小。剖面結(jié)合合理光纖折射率分布合理，剖面結(jié)構(gòu)重復(fù)性好，便于生產(chǎn)，且成本低。（3）剖面類型為滿足光纖的折射率分布設(shè)計(jì)原則的要求，人們根據(jù)各種光纖的性能特點(diǎn)

57、設(shè)計(jì)出很多實(shí)用型光 纖的折射率剖面結(jié)構(gòu)。多模光纖階躍型多模光纖梯度型多模光纖單模光纖a非色散位移單模光纖（G.652、B1.1 ）這種光纖被稱為標(biāo)準(zhǔn)單模光纖或常規(guī)單模光纖，其最廣為采用的折射率剖面結(jié)構(gòu)為匹配包層型和下凹內(nèi)包層型，如圖12-2所示。匹配包層型光纖性能稍差。一般采用摻雜Ge來提高纖芯折射率，摻雜過多會(huì)因材料色散損耗 增加光纖的衰減，因此相對折射率差偏低（。.3%,光纖抗彎特性稍差。下凹內(nèi)包層型光纖性能較好。一般它的內(nèi)包層采用摻雜F產(chǎn)生下凹折射率，這樣只要在纖芯中摻雜 少量的Ge就能獲得較大的總相對折射率 =Z+A“。高的就能大大改善光纖的抗彎性、損耗。 同時(shí)這種結(jié)構(gòu)有四個(gè)設(shè)計(jì)自由度（匹配包層僅為兩個(gè)），那么通過適當(dāng)選擇A.、A和2a （芯直徑）、2b （包層直徑），能使截止波長、零色散波長、模