光线预制棒的制作工艺
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
SiO － 2020/23/20 GeO2沉积在内包层玻璃上，成为芯层玻璃。 15
(2) 预制棒拉制成丝
2020/3/2预0 制棒拉丝示意图
预制棒由送料机构送 入管状加热炉（石墨电阻 炉）中，当预制棒尖端热 到一定温度时，粘度变低， 靠自身重量逐渐下垂变细 形成纤维。纤维经由纤径 测量仪监测并拉引到牵引 辊绕到卷筒上。送料机构 的速度必须与牵引辊收丝 的速度相适应。拉丝速度 一般为30～100米/秒。
受光角
NA n1 2
2imax 2n1 2 (rad)
2020/3/20
4
(3) 折射率分布系数 折射率分布：
n(r) n(0) 1 2( r ) a
n(r) n2
ra
ra
其中，n(0)是纤芯中心的折射率，a为纤芯半径， 是折射率分布系数。
2020/3/20
5
折射率分布形状
2020/3/20
2020/3/20
12
MCVD法的特点：在石英反应管（衬底管）内沉 积内包层和芯层的玻璃，整个系统处于封闭的超提纯 状态下。
掺杂试剂
2020/3/20
MCVD法制备光纤预制棒示意图
13
CF2Cl2
第一步：熔制光纤的内包层玻璃。 主体材料：液态SiCl4；掺杂试剂：CF2Cl2, SF6, C2F4；载运
d dmin dmax 2
D Dmin Dmax 2
2020/3/20
8
(3) 纤芯非圆率和包层非圆率
e dmax dmin d
E Dmax Dmin D
(4) 偏心率或不圆度
C x 100% d
x为纤芯中心与包层中心的距离。
2020/3/20
9
1.5 光纤的设计和制造
1.5.1 光纤的设计 1. 多模光纤的设计
16
(3) 涂覆 裸露在空气中的光纤容易断裂，所以为了提高抗
拉强度和抗弯强度，需要涂覆保护层。 一次涂覆：变性硅酮树酯、普通硅酮树酯 二次涂覆：套塑
2020/3/20
17
2020/3/20
/10/29
气体：O2 SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑
2 CF2Cl2+ SiCl4+2O2 → SiF4+2Cl2 ↑ +2CO2 ↑ 石2英020/管3/20内壁上形成SiO2－SiF4玻璃层，作为光纤内包层。14
第二步：熔制芯层玻璃。
主体材料：液态SiCl4；掺杂试剂：GeCl4；载运气体：O2 SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑ GeCl4+O2→GeO2+2Cl2↑
(G.652) (G.653) (G.655) (DCF)
2020/3/20
1
1.4 表示光纤性质的参数
1.4.1 光学参数
(1)相对折射率差(Δ)
n1 n2 n1
2020/3/20
2
(2) 数值孔径(NA)和受光角
2020/3/20
3
数值孔径NA(Numerical Aperture)
▪ 压低包层阶跃型：纤芯掺锗减少，包层掺氟（F） 和磷（P）。损耗、色散性能好，弯曲损耗低。
▪ 纯石英纤芯型：包层掺氟。损耗最低。
2020/3/20
11
(2) 最佳单模光纤 性能对1550nm波长的光波最佳。
1.5.2 光纤的制造 过程：制作预制棒→拉丝→涂覆
(1)制作预制棒 ▪ MCVD—改进的化学汽相沉积法 ▪ PVCD－等离子体激活化学汽相沉积法 ▪ OVD－棒外汽相沉积法 ▪ VAD－轴向汽相沉积法
通信用多模光纤标准尺寸：d=50m， D=125 m，NA=0.20～0.23，＝1.0%～1.3％
用途：局域网、模拟电视、图像传输、大 功率泵浦激光器输出。
2020/3/20
10
2. 单模光纤的设计
(1) 常规单模光纤 性能对1310nm波长的光波最佳。
▪ 匹配包层阶跃型：纤芯掺锗（Ge）。损耗、色散性 能好。
6
(4) 归一化频率 归一化频率说明光纤中允许传输的模式的数量。
V 2a NA
V<2.405时，只传输基模。
(5) 截止波长 截止波长是保证光纤实现单模传输的必要条件。
c
2a
Vc
n1
2Baidu Nhomakorabea
光纤中传输的波长大于c时，光纤为单模光纤。
2020/3/20
7
1.4.2 结构参数 (1) 芯径
(2) 外径
(2) 预制棒拉制成丝
2020/3/2预0 制棒拉丝示意图
预制棒由送料机构送 入管状加热炉（石墨电阻 炉）中，当预制棒尖端热 到一定温度时，粘度变低， 靠自身重量逐渐下垂变细 形成纤维。纤维经由纤径 测量仪监测并拉引到牵引 辊绕到卷筒上。送料机构 的速度必须与牵引辊收丝 的速度相适应。拉丝速度 一般为30～100米/秒。
受光角
NA n1 2
2imax 2n1 2 (rad)
2020/3/20
4
(3) 折射率分布系数 折射率分布：
n(r) n(0) 1 2( r ) a
n(r) n2
ra
ra
其中，n(0)是纤芯中心的折射率，a为纤芯半径， 是折射率分布系数。
2020/3/20
5
折射率分布形状
2020/3/20
2020/3/20
12
MCVD法的特点：在石英反应管（衬底管）内沉 积内包层和芯层的玻璃，整个系统处于封闭的超提纯 状态下。
掺杂试剂
2020/3/20
MCVD法制备光纤预制棒示意图
13
CF2Cl2
第一步：熔制光纤的内包层玻璃。 主体材料：液态SiCl4；掺杂试剂：CF2Cl2, SF6, C2F4；载运
d dmin dmax 2
D Dmin Dmax 2
2020/3/20
8
(3) 纤芯非圆率和包层非圆率
e dmax dmin d
E Dmax Dmin D
(4) 偏心率或不圆度
C x 100% d
x为纤芯中心与包层中心的距离。
2020/3/20
9
1.5 光纤的设计和制造
1.5.1 光纤的设计 1. 多模光纤的设计
16
(3) 涂覆 裸露在空气中的光纤容易断裂，所以为了提高抗
拉强度和抗弯强度，需要涂覆保护层。 一次涂覆：变性硅酮树酯、普通硅酮树酯 二次涂覆：套塑
2020/3/20
17
2020/3/20
/10/29
气体：O2 SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑
2 CF2Cl2+ SiCl4+2O2 → SiF4+2Cl2 ↑ +2CO2 ↑ 石2英020/管3/20内壁上形成SiO2－SiF4玻璃层，作为光纤内包层。14
第二步：熔制芯层玻璃。
主体材料：液态SiCl4；掺杂试剂：GeCl4；载运气体：O2 SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑ GeCl4+O2→GeO2+2Cl2↑
(G.652) (G.653) (G.655) (DCF)
2020/3/20
1
1.4 表示光纤性质的参数
1.4.1 光学参数
(1)相对折射率差(Δ)
n1 n2 n1
2020/3/20
2
(2) 数值孔径(NA)和受光角
2020/3/20
3
数值孔径NA(Numerical Aperture)
▪ 压低包层阶跃型：纤芯掺锗减少，包层掺氟（F） 和磷（P）。损耗、色散性能好，弯曲损耗低。
▪ 纯石英纤芯型：包层掺氟。损耗最低。
2020/3/20
11
(2) 最佳单模光纤 性能对1550nm波长的光波最佳。
1.5.2 光纤的制造 过程：制作预制棒→拉丝→涂覆
(1)制作预制棒 ▪ MCVD—改进的化学汽相沉积法 ▪ PVCD－等离子体激活化学汽相沉积法 ▪ OVD－棒外汽相沉积法 ▪ VAD－轴向汽相沉积法
通信用多模光纤标准尺寸：d=50m， D=125 m，NA=0.20～0.23，＝1.0%～1.3％
用途：局域网、模拟电视、图像传输、大 功率泵浦激光器输出。
2020/3/20
10
2. 单模光纤的设计
(1) 常规单模光纤 性能对1310nm波长的光波最佳。
▪ 匹配包层阶跃型：纤芯掺锗（Ge）。损耗、色散性 能好。
6
(4) 归一化频率 归一化频率说明光纤中允许传输的模式的数量。
V 2a NA
V<2.405时，只传输基模。
(5) 截止波长 截止波长是保证光纤实现单模传输的必要条件。
c
2a
Vc
n1
2Baidu Nhomakorabea
光纤中传输的波长大于c时，光纤为单模光纤。
2020/3/20
7
1.4.2 结构参数 (1) 芯径
(2) 外径