chapter2-光纖1

1、123章內(nèi)容章內(nèi)容45n工作波長(zhǎng)工作波長(zhǎng)：短波長(zhǎng)光纖、長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖和超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖。：短波長(zhǎng)光纖、長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖和超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖。 短波長(zhǎng)光纖是指短波長(zhǎng)光纖是指0.80.80.9m0.9m的光纖；長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖是指的光纖；長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖是指1.01.01.7m1.7m的光纖；的光纖；而超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖則是指而超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖則是指2m2m以上的光纖。以上的光纖。 n折射率折射率：階躍型、漸變型和其它型（如三角型、：階躍型、漸變型和其它型（如三角型、WW型、凹陷型）型、凹陷型） n傳輸模式傳輸模式：?jiǎn)文＃ǎ簡(jiǎn)文＃?SMSM）光纖（偏振保持光纖、非偏振保持光纖）和多模（）光纖（偏振保持光纖、非偏振保持光纖）和多模（MMMM

2、）光纖兩種。光纖兩種。 兩者的區(qū)別在于纖芯的尺寸和纖芯包層相對(duì)折射率差。兩者的區(qū)別在于纖芯的尺寸和纖芯包層相對(duì)折射率差。n原材料原材料：石英光纖石英光纖：主要由高純度石英制成，傳輸損耗很低。主要用于光纖通信，：主要由高純度石英制成，傳輸損耗很低。主要用于光纖通信，是目前用量最大的光纖。是目前用量最大的光纖。 多組分玻璃光纖多組分玻璃光纖：主要由特殊的光學(xué)玻璃制成。傳輸損耗較大。主要用于傳光束、：主要由特殊的光學(xué)玻璃制成。傳輸損耗較大。主要用于傳光束、傳像束、扭像器及纖維面板等。傳像束、扭像器及纖維面板等。 塑料光纖塑料光纖：玻璃芯和塑料包層組成，或者塑料芯和塑料包層組成，后者較常用。價(jià)：玻璃芯

3、和塑料包層組成，或者塑料芯和塑料包層組成，后者較常用。價(jià)格低廉，彈性好，適合要求彈性的系統(tǒng)，但損耗大。常用于短距離計(jì)算機(jī)通信。不格低廉，彈性好，適合要求彈性的系統(tǒng)，但損耗大。常用于短距離計(jì)算機(jī)通信。不適合高溫、長(zhǎng)距離應(yīng)用。適合高溫、長(zhǎng)距離應(yīng)用。 液芯光纖：液芯光纖：把石英管拉制成毛細(xì)管的尺寸，然后用四氯乙烯或其它液體填充而制成。把石英管拉制成毛細(xì)管的尺寸，然后用四氯乙烯或其它液體填充而制成。它是它是7070年代制成的光纖，目前在一些特殊用途（如光纖傳感）中仍有采用。年代制成的光纖，目前在一些特殊用途（如光纖傳感）中仍有采用。n制造方法制造方法：有外汽相沉積法（：有外汽相沉積法（OVDOVD）、

4、汽相軸向沉積法（）、汽相軸向沉積法（VADVAD）、改進(jìn)汽相沉積）、改進(jìn)汽相沉積法（法（MCVDMCVD）和等離子體化學(xué)汽相沉積工藝（）和等離子體化學(xué)汽相沉積工藝（PCVDPCVD）等）等 。678910 保護(hù)光纖固有機(jī)械強(qiáng)度的方法，通常是采用塑料被覆和應(yīng)力篩選。光纖從高溫拉制出來(lái)后，要立即用軟塑料(例如紫外固化的丙烯酸樹(shù)脂)進(jìn)行一次被覆和應(yīng)力篩選，除去斷裂光纖，并對(duì)成品光纖用硬塑料(例如高強(qiáng)度聚酰胺塑料)進(jìn)行二次被覆。 即使進(jìn)行應(yīng)力篩選，軟塑料一次被覆光纖的機(jī)械強(qiáng)度， 對(duì)于成纜的要求還是不夠的。因此要用硬塑料進(jìn)行二次被覆。 二次被覆光纖有緊套、松套、大套管和帶狀線光纖四種。11緊套一次被覆光

5、纖松套大套管一次被覆光纖帶狀線(a)(b)(c)(d)12 光纜一般由纜芯和護(hù)套兩部分組成， 有時(shí)在護(hù)套外面加有鎧裝。 1. 1. 纜芯纜芯 纜芯通常包括被覆光纖(或稱芯線)和加強(qiáng)件兩部分。被覆光纖是光纜的核心，決定著光纜的傳輸特性。加強(qiáng)件起著承受光纜拉力的作用，通常處在纜芯中心，有時(shí)配置在護(hù)套中。 加強(qiáng)件通常用楊氏模量大的鋼絲或非金屬材料例如芳綸纖維(Kevlar)做成。 光纜類型多種多樣，根據(jù)纜芯結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，光纜可分為四種基本型式。 13填充油膏緊套光纖中心加強(qiáng)件包帶鋁縱包PE護(hù)層(a)填充繩(聚乙烯)第一單元松套管(6芯)第二單元松套管(6芯)包帶皺紋鋼帶PE層尼龍12外護(hù)層中心加強(qiáng)件填

6、充油膏(b)PE外護(hù)層皺紋鋼帶塑料骨架中心加強(qiáng)件緊套光纖(c)PE外護(hù)層鋁縱包鋼絲(分散加強(qiáng))高強(qiáng)度塑料光纖束管648 芯光纖(d)外護(hù)層金屬加強(qiáng)件塑料繞包帶帶狀光纖單元帶狀線(e)單根金屬加強(qiáng)件高密度PE護(hù)層開(kāi)索鄒紋鋼護(hù)套防潮層高強(qiáng)度塑料束管448 芯光纖(f)內(nèi)金屬或高強(qiáng)度塑料線光纖光纖或聚乙烯填充線聚乙烯銅管聚乙烯聚丙烯內(nèi)層鋼絲鎧裝外層鋼絲鎧裝(g)隔熱襯材光纖高強(qiáng)度塑料線鋁管鋁扇形體鋁包鋼線(h)光纖塑料14152. 護(hù)套護(hù)套 護(hù)套起著對(duì)纜芯的機(jī)械保護(hù)和環(huán)境保護(hù)作用，要求具有良好的抗側(cè)壓力性能及密封防潮和耐腐蝕的能力。護(hù)套通常由聚乙烯或聚氯乙烯(PE或PVC)和鋁帶或鋼帶構(gòu)成。不同使用

7、環(huán)境和敷設(shè)方式對(duì)護(hù)套的材料和結(jié)構(gòu)有不同的要求。根據(jù)使用條件，光纜又可以分為許多類型。 一般光纜有室內(nèi)光纜、架空光纜、埋地光纜和管道光纜等。 特種光纜常見(jiàn)的有：電力網(wǎng)使用的架空地線復(fù)合光纜(OPGW)，跨越海洋的海底光纜，易燃易爆環(huán)境使用的阻燃光纜以及各種不同條件下使用的軍用光纜等。 16 光纜的傳輸特性取決于被覆光纖。對(duì)光纜機(jī)械特性和環(huán)境特性的要求由使用條件確定。光纜生產(chǎn)出來(lái)后，對(duì)這些特性的主要項(xiàng)目，例如拉力、壓力、扭轉(zhuǎn)、彎曲、沖擊、振動(dòng)和溫度等， 要根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定做例行試驗(yàn)。成品光纜一般要求給出下述特性，這些特性的參數(shù)都可以用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行分析計(jì)算， 這里我們只作簡(jiǎn)要的定性說(shuō)明。 拉力特性

8、拉力特性 光纜能承受的最大拉力取決于加強(qiáng)件的材料和橫截面積， 一般要求大于1 km光纜的重量，多數(shù)光纜在100400 kg范圍。 172. 2. 壓力特性壓力特性 光纜能承受的最大側(cè)壓力取決于護(hù)套的材料和結(jié)構(gòu)，多數(shù)光纜能承受的最大側(cè)壓力在100400 kg/10 cm。 3. 3. 彎曲特性彎曲特性 彎曲特性主要取決于纖芯與包層的相對(duì)折射率差以及光纜的材料和結(jié)構(gòu)。實(shí)用光纖最小彎曲半徑一般為2050 mm， 光纜最小彎曲半徑一般為200500 mm，等于或大于光纖最小彎曲半徑。在以上條件下，光輻射引起的光纖附加損耗可以忽略，若小于最小彎曲半徑，附加損耗則急劇增加。 4. 4. 溫度特性溫度特性

9、光纖本身具有良好的溫度特性。光纜溫度特性主要取決于光纜材料的選擇及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用松套管二次被覆光纖的光纜溫度特性較好。溫度變化時(shí)，光纖損耗增加，主要是由于光纜材料(塑料)的熱膨脹系數(shù)比光纖材料(石英)大23個(gè)數(shù)量級(jí)，在冷縮或熱脹過(guò)程中，光纖受到應(yīng)力作用而產(chǎn)生的。在我國(guó)，對(duì)光纜使用溫度的要求，一般在低溫地區(qū)為-40 +40 ， 在高溫地區(qū)為-5 +60 。 1819121sin (/)cnn2211sinsinnn20210111sinsincosannn1c21sin/cnn22210sinnnna22222120121121sin222annNAnnnnnn222121()/2nnn 121

10、nnn 2223cLnncL1102212111maxsincnLnnncLnncLc211221112210maxmax2NAcnLcLnnnncLncLncnLn2411112132nnnnn2521221)0()(arnrnhArnrnsec)0()( )12sinzAZa262728knncn/2/1kn2kn12knknkneff/12nnneffeffncv 293031LP模模傳統(tǒng)模式傳統(tǒng)模式LP01HE11LP11HE21 ,TE01 ,TM01 LP21HE31 ,EH11 LP02HE12LP31HE41,EH21LP12HE22 ,TE02 ,TM02LP1mHE2m ,TE0m ,TM0mLPlm( l0或或1)HEl+1,m ,EHl-1,m3222212121nannaV332221