光電子技術(shù)-光纖與光纖技術(shù)簡介

光纖與光纖制造工藝1光纖簡介光纖制造工藝主要光纖產(chǎn)品介紹光纖技術(shù)發(fā)展概況內(nèi)容21.光纖簡介31.光纖簡介什么是光纖（opticalfiber)？

光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱。光纖是以光脈沖的形式來傳輸信號，材質(zhì)以玻璃或有機(jī)玻璃為主的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。電信號光發(fā)送機(jī)光接受機(jī)電信號光纖4光纖結(jié)構(gòu)

光纖由三部分組成：◆芯層（core）◆包層（cladding）◆涂覆層（coating）

－內(nèi)層（bufferlayer）－外層（toplayer）

芯層:SiO2+Ge+F包層:SiO2+F內(nèi)涂覆層:丙烯酸樹脂外涂敷層:丙烯酸樹脂1.光纖簡介5光纖分類光纖信號處理光纖通信用光纖非通信用光纖單模光纖（SM）多模光纖（MM）特種光纖光纖傳感光纖測量其它光學(xué)系統(tǒng)1.光纖簡介61.光纖簡介模式（mode）概念

模式是指光的在光纖中的傳輸方式（電磁場分布形式）。

光纖中能夠傳導(dǎo)的模式是由光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)所決定的。外界激勵只能激勵起光纖中允許存在的模式而不會改變模式的固有性質(zhì)。

模式是光波動方程的解。它對應(yīng)于波動方程某一本征值并滿足全部邊界條件。每一個模式對應(yīng)于沿光纖軸向傳播的一種電磁波。7單模與多模光纖階躍型多模單模光纖1.光纖簡介8光纖幾何尺寸★芯徑

單模光纖：<10um;多模光纖：50um/62.5um★包層直徑

普通光纖：125um★涂覆層直徑

普通光纖內(nèi)層－170～200um外層－245um1.光纖簡介125um245um9光纖工作原理

光纖利用光在界面上的全反射原理進(jìn)行工作。1.光纖簡介10光纖剖面折射率示意圖多模芯層包層芯層包層G.652G.6551.光纖簡介11光纖通信原理

光纖通信采用數(shù)字通信原理。010011010模擬信號數(shù)字信號模擬信號編碼解碼1.光纖簡介12光纖通信網(wǎng)絡(luò)單信道全光中繼數(shù)字通信光--電--光中繼的數(shù)字通信1.光纖簡介13光纖通信特點(diǎn)1.光纖簡介優(yōu)點(diǎn)：

信號損耗小，中繼距離長；

光纖為絕緣體不受電磁干擾；

玻璃光纖不產(chǎn)生電磁場，保密性高；

重量輕，易于施工和運(yùn)輸；缺點(diǎn)：

光纖制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高；

光纖連接復(fù)雜；

配套光器件價格較高142.光纖制造工藝152.光纖制造工藝光纖制造基本過程制棒

拉絲

性能測試

玻璃加工

清洗

包裝入庫

162.光纖制造工藝預(yù)制棒介紹預(yù)制棒尺寸：－直徑：φ60mm，φ80mm，φ150mm－長度：1m～2m制棒方法：－玻璃分相法－溶膠－凝膠法－氣相沉積法預(yù)制棒要求：－高純度；－準(zhǔn)確的折射率分布172.光纖制造工藝預(yù)制棒制造工藝氣相沉積法管外法管內(nèi)法管外汽相沉積法（OVD）汽相軸向沉積法（VAD）改進(jìn)的管內(nèi)化學(xué)氣相沉積法（MCVD）等離子體管內(nèi)化學(xué)氣相沉積法（PCVD）182.光纖制造工藝四種工藝在全球的大體市場份額19管外汽相沉積法（OVD）優(yōu)點(diǎn)：沉積速率高、預(yù)制棒體積大、原料純度要求較低、生產(chǎn)率高不足：折射率剖面粗糙、原料利用率低結(jié)論：擅長制造包層2.光纖制造工藝20汽相軸向沉積法（VAD）優(yōu)點(diǎn)：沉積速率高、預(yù)制棒體積大、原料純度要求較低、生產(chǎn)率高不足：折射率剖面粗糙、原料利用率低結(jié)論：擅長制造包層2.光纖制造工藝21

改進(jìn)的管內(nèi)化學(xué)氣相沉積法（MCVD）優(yōu)點(diǎn)：投資少、操作運(yùn)行較容易、工藝控制性好不足：原料利用率低、折射率剖面不夠精確結(jié)論：擅長制造包層、纖芯制造僅次于PCVD2.光纖制造工藝22等離子體管內(nèi)化學(xué)氣相沉積法（PCVD）優(yōu)點(diǎn)：沉積層薄、工藝控制性強(qiáng)、折射率剖面精確原材料利用率高不足：原料要求純度高、沉積速率低結(jié)論：擅長制造纖芯

2.光纖制造工藝23PCVD工藝的優(yōu)勢★原材料利用率高四氯化硅SiCl4～100%四氯化鍺GeCl4～85％氟C2F6～90%----節(jié)約原材料，降低成本，有利環(huán)保★沉積層數(shù)高達(dá)3000層，可精確控制折射率的分布，可良好地對各類光纖的色散進(jìn)行控制生產(chǎn)出世界一流水平的高帶寬多模光纖以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單模光纖★不需P2O5摻雜，有利于1550nm的衰減★對氫損的影響不敏感2.光纖制造工藝24涂覆層石英套管石英襯管芯層包層包層沉積層石英管PCVD工藝流程PCVD沉積

芯棒測試套棒篩選成品包裝光纖測試?yán)z熔縮2.光纖制造工藝25PCVD沉積反應(yīng)機(jī)理

SiCl4+O2→SiO2+2Cl2

GeCl4+O2→GeO2+2Cl2優(yōu)點(diǎn)沉積層非常薄工藝控制性強(qiáng)折射率剖面精確原材料利用率高2.光纖制造工藝諧振腔等離子體SiCl4+GeCl4+C2F6+O2石英管真空泵磁控管PCVD爐體26熔縮設(shè)備經(jīng)PCVD沉積好的管子在熔縮車床上熔縮成一實(shí)心預(yù)制棒。2.光纖制造工藝27芯棒測試套棒熔縮好的芯棒經(jīng)設(shè)備測試確定芯棒質(zhì)量2.光纖制造工藝28Fusiongroup1Fusiongroup2Furnace2.光纖制造工藝RITCoating1stCoating2ndFeederCapstanTake-upunitMeasurement1Measurement2PLC292.光纖制造工藝?yán)z30為保證成品光纖有足夠的強(qiáng)度，光纖在篩選機(jī)上被施以一定的張力進(jìn)行強(qiáng)度篩選。2.光纖制造工藝篩選31經(jīng)過強(qiáng)度試驗(yàn)后，合格光纖將進(jìn)行傳輸性能和幾何性能的測試。2.光纖制造工藝測試與包裝323.主要光纖產(chǎn)品333.主要光纖產(chǎn)品DCF光纖光纖普通光纖

特種光纖單模光纖多模光纖保偏光纖大芯徑光纖光子晶體光纖產(chǎn)品分類343.主要光纖產(chǎn)品普通單模光纖(G652A/B)特點(diǎn)：光纖中只傳導(dǎo)基模；芯徑小，傳輸帶寬高；熔接和耦合困難，對光源要求高；制造工藝簡單。單模光纖LP00CladdingCore353.主要光纖產(chǎn)品多模光纖(GIMM)的折射率分布（G651)折射率分布公式n2(r)=n2[1-2Δ(r/a)g]g＝1三角形分布；g＝2拋物線型分布；g＝∞階躍型分布corecladding36多模光纖12CladdingCore3.主要光纖產(chǎn)品漸變型多模光纖（GIMM）特點(diǎn)：光纖中傳導(dǎo)多個模式；芯徑大，模間色散大；易于耦合，對光源要求低；制造工藝復(fù)雜。37精確的折射率剖面控制消除中心凹陷消除芯層/包層界面缺陷3.主要光纖產(chǎn)品PCVD工藝在制造多模光纖中的優(yōu)勢383.主要光纖產(chǎn)品各種光纖的用途單模光纖：普通單模：高速率、長距離傳輸通信主干網(wǎng)。多模光纖：50um多模：局域網(wǎng)通信、音/視頻信號傳輸和數(shù)據(jù)傳輸。62.5um多模：局域網(wǎng)通信（北美地區(qū)使用較多）。393.主要光纖產(chǎn)品特種光纖簡介保偏光纖特點(diǎn)：雙折射率高，保偏性能好；衰耗低；彎曲穩(wěn)定性好；保偏光纖應(yīng)用：光纖陀螺；偏振敏感器件；偏振傳感器；熊貓型保偏光纖403.主要光纖產(chǎn)品特種光纖簡介DCF光纖特點(diǎn)：負(fù)色散值（反色散光纖）

；高色散斜率；芯徑小，相對折射率高；17DispersionWavelength-130SMfiberDCFfiber1550nm1310nm413.主要光纖產(chǎn)品DCF光纖應(yīng)用423.主要光纖產(chǎn)品特種光纖簡介大芯徑光纖特點(diǎn)：光纖芯徑大（可達(dá)到190um以上），NA值大；與光源間的光耦合效率高；允許更高的光源密度；大芯徑光纖應(yīng)用：工業(yè)局域網(wǎng)；光纖傳感；激光能量傳輸；433.主要光纖產(chǎn)品特種光纖簡介光子晶體光纖（PCF）：444.光纖技術(shù)發(fā)展概況451980-2010年中國電話用戶和電話普及率語音業(yè)務(wù)的發(fā)展46因特網(wǎng)業(yè)務(wù)量以每年翻兩番的速度急劇增長47

人均敷設(shè)光纖4.5米

人均敷設(shè)光纖

80米

至1999年底

中國人均光纖擁有量20米

美國人均光纖擁有量300米

全球光纖正以1000m/s鋪設(shè)人均光纖擁有量，正成為判斷一個國家信息化程度的標(biāo)志1999年48100M單信道傳輸速率向40G更高發(fā)展ExternalMod.MQW速率10M1G10G‘80‘90‘95‘2000‘2005F-32M'78F-100M'78C-140M'81F-400M'82F-1.6G'85FTM-2.4G'90C-565M'86C-34M'8045M'7890M'80D-135M'83D-405M'83D-560M'85D-1.12G'87ITS-600'91ITS-2400'92FTM-600M'89FA-10G'95s-in10G'92SMS-2500'94PDH實(shí)驗(yàn)室設(shè)備商用100GW8'96W16'97W32'98SONETPDHSDH北美SDH日本PDH歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)（ETSI)NB-WDM（窄帶波分復(fù)用）2010ShortWaveDFBLongWaveWDMSMS-600'9349光纖波分復(fù)用技術(shù)已成為拓寬信息高速公路的有效途徑DWDM信道間隔從原來的100GHz向50GHz甚至25GHz發(fā)展1538.9761539.7661540.5571541.3491542.1421542.9361543.7301544.5261545.3221546.1191546.9171547.7151548.5151549.3151550.1161550.9181551.7211552.5241553.3291554.1341554.9401555.7471556.5551557.3631558.1731558.9831559.7941560.6061561.4191562.