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(lì)只能激勵(lì)起光纖中允許存在的模式而不會(huì)改變模式的固有性質(zhì)。

模式是光波動(dòng)方程的解。它對應(yīng)于波動(dòng)方程某一本征值并滿足全部邊界條件。每一個(gè)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(jià)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)?！锍练e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(gè)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(gè)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.