光纤传输理论及基本特性

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2.2.1 光纤预制棒的制作方法
3. 改进的化学气相沉积法 MCVD: Modified Chemical Vapour Deposition
由贝尔实验室设计。在旋转的石英管的内壁进行沉积。 停止气相反应后， 加高温将石英管烧结 成实心棒，改变气相 组分可以制成阶跃或 梯度折射率预制棒。
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2.2.1 光纤预制棒的制作方法
2. 气相轴向沉积法 VPAD: Vapour Phase Axial Deposition
日本NTT公司采用的光纤预制棒制作方法。 化学反应生成SiO2微粒的过程与OVPO法 完全一样，沉积时由横向变为纵向。

VPAD法的优点：

沉积速度快，适合批量生产； 一根棒可拉100 km以上的光纤。
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2.2.3 光
缆
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习
1. 简答光纤的结构，相对折射率差。 2. 光纤的折射率剖面是什么？
题
3. 给出几种常见的光纤折射率分布情况。 4. 了解光纤的常见分类。
5. 简单叙述OVPO，VPAD，MCVD，PCVD等预制棒制作方 法。
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2.1.2 光纤的折射率分布
2. 折射率剖面
在数学上，光纤的结构一般用折射率沿光纤径向的分 布函数来表征，这种分布函数称为光纤的折射率剖面。在 圆柱坐标系(r,φ,z)中，用n(r)表示。在理论分析时，折射率剖面 n(r) 就是光纤的数学模型。
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2.1.2 光纤的折射率分布
一些常见光纤的折射率分布
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2.1.3 光纤的分类
按折射率径 向分布 阶跃光纤 渐变折射率光纤等 通信光纤 按照用途分 非通信光纤 (特殊光纤） 单模光纤 多模光纤 高纯度 石英玻璃光纤 按照制作材 料分 多组分 玻璃光纤 塑料光纤 化学气相沉积法 （CVD，MCVD） 按照制作工 艺分 等离子体激活化学气 相沉积法(PCVD) 低双折射光纤，高双折射光纤，涂层光纤、液芯光纤、激光 光纤和红外光纤等 纤芯直径4-10μm(LP01) 纤芯直径50μm左右 纤芯：锗硅材料；包层：硼硅材料。 有三个低损耗传输窗口（0.85μm，1.31μm，1.55μm）。 传输损耗低，可低于0.5dB/km。可作为长途光纤通信用。 常规的光学玻璃，如Sodium-borosilicate，传输损耗较大，在 λ=0.84μm时，损耗为3.4dB/km。传播光束，像束。 重量轻、成本低、柔性好，加工方便，损耗大（ λ=0.63μm时， 损耗为100～200dB/km）。短距离传输用
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2.2.1 光纤预制棒的制作方法
OVPO法的基本步骤
(1) 中心棒在喷嘴下方，匀速旋转并来回平移，以便在中心棒
外形成粉尘的均匀沉积。 (2) 控制气体流量成分，可以使预制棒折射率分布是阶跃的， 或是渐变的。 (3) 沉积过程完成后，经过脱水处理后，抽出中心棒，在高温
炉中将粉尘状预制棒烧结成透明玻璃预制棒。
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2.1.2 光纤的折射率分布
1. 相对折射率差△
折射率(n1,n2)由制作光纤的材料决定，在光纤分析中通常定义
相对折射率差
2 (n12 n2 ) / 2n12
通常: 单模光纤的相对折射率差△满足0.003 < △ < 0.01，
多模光纤的相对折射率差△满足0.01 < △ < 0.03。
1 2.2.1 光纤预制 棒的制作 方法 2 2.2.2 预制棒 拉丝 3 2.2.3 光缆
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2.2.1 光纤预制棒的制作方法
常见的预制棒制作方法有：
1. 外气相沉积法(OVPO); 2. 气相轴向沉积法(VPAD); 3. 改进的化学气相沉积法(MCVD); 4. 等离子体激活化学气相沉积法(PCVD)； ……
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2.2.1 光纤预制棒的制作方法
1. 外气相沉积法 OVPO : Outside Vapour Phase Oxidation


Corning Class Work 公司用于制造第一根损耗小于20 dB/km 的石英光纤的方法。 抽掉中心棒，高温烧结成预制棒
SiCl4 H2 O SiO2 2HCl Cl2 GeCl4 H2 O Gewk.baidu.com2 2HCl Cl2

SiCl4 O2 SiO2 2Cl2 CF2 Cl4 O2 SiF4 2CO2 2Cl2
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2.2.1 光纤预制棒的制作方法
4. 等离子体激活化学气相沉积法 PCVD : Plasma Activated Chemical Vapour Deposition
按照传输模 式分
用来制作高纯度石英玻璃光纤
用来制作高纯度石英玻璃光纤、多组分玻璃光纤
双坩埚法（三坩埚法）
精密仪器与光电子工程学院 用来制作多组分玻璃光纤
2.2 光纤的制作和光缆
• 在这一节中主要介绍石英光纤的制作工艺。 • 石英光纤的制造工艺大致可以分为两个阶段，即光纤预制棒
的制造和预制棒拉制光纤。
2.1 光纤结构与分类
1 2.1.1 光纤的结构 2 2.1.2 光纤的折射 率分布 3 2.1.3 光纤的分类
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2.1.1 光纤的结构
1. 光纤的结构
光纤的全称是光导纤维(Optical Fiber)，是一种多层同心对 称圆柱结构，从里到外依次是纤芯、包层（可以是多层）和涂 覆层。所传光的波长在可见光和红外光区域。

由Philips 研究所的科学家们发明 微波谐振腔使管内气体等离子化，产生高温化学反应，将一层 纯净SiO2沉积在管壁上，SiCl4 的沉积率接近100％。
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2.2.2 预制棒拉丝
为了防止石墨在高温下氧化 ，充入氩气等惰性气体加以 保护； 送棒机构和牵引辊的速度要 匹配，以保证光纤外径的均 匀性; 激光测径； 涂覆层紫外线固化； 外径波动控制在0.5微米之内 拉丝的速度可以调整， 600m/min~1000m/min