光纤生产工艺培训ppt
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当光线从一个具有较高折射率的介质进入一个具有较低折射 率的介质而且入射角超过临界角的时候，所有的光返回入射 介质中，这种现象称为全内反射。
θ1＞θ1c
玻璃：n1=1.5 空气：n1=1.0
光纤传导光的基本原理
临界入射角和临界传播角
光发射到光纤中
光物理学
• 3 、光子流 3.1 能级图
E4
E3
E2
纤，而保持原来预制棒的芯包比和原有的折射率分布
G652单模光纤直径
裸光纤(um)
一次涂覆后 光纤(um)
二次涂覆后 光纤(um)
2、截止波长：1180~1360nm 3、模场直径：9.2±0.4μm/1310nm
10.4±0.5μm/1550nm 4、零色散波长：1302~1322nm
5、色散斜率：0.09ps/(nm2•km) 6、色散系数：18ps/(nm•km)
• 预处理
光纤生产工序
• 拉丝
• 筛选
• 检测
简述光纤制造的工艺流程
光纤预制棒
预处理 工序
1检验
2切割
3接把棒
4抛光
内外UV固化涂料 5拉丝
光纤盘
把棒酸洗 切割
9复绕
8检验
7张力筛选
6检验
10包装
11入库
预制棒的预处理
预制棒
氢氧焰
预制棒和把棒 连接
注意事项：氢氧焰的点火和关火的顺序
氢氧焰
拉丝简介
• 什么是拉丝 将直径为80mm的预制棒拉制成直径只有250um左右的光
光纤生产工艺流程介绍
光通信历史
• 光纤通讯理论，高锟， 60‘s 理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信
的可能性，并设计了通信用光纤的波导结构（即阶跃光 纤）。更重要的是科学地予言了制造通信用的超低耗光纤 的可能性，即加强原材料提纯，加入适当的掺杂剂，可以 把光纤的衰耗系数降低到20dB/km以下 • 第一根低耗光纤，康宁, 70‘s
能 量
E1
E0
基态
原子的能量是量子化的
光物理学
• 3.2光子
一个量子的能量称为光子
一个量子的能量Ep 以光速C传播的基本微粒，一个光子的能量
Ep=h•f=h•c/λ
h：普朗克常数（ｈ＝6.626＊10－34 Ｊ•ｓ）
Ep单位 : eV
λ单位：nm
作为基本微粒的光子的能量与其频率有关，而频率通常 是与波长相关的
光纤的种类
通信光纤
多模光纤 单模光纤： 匹配型非色散位移单模光纤
特种光纤
玻璃光纤结构
n3
n1 n2
芯部 包层 涂层
n1> n2, n3> n2
应用领域 1、 全球的海底网络 2、 陆地网络 3、 卫星系统与光纤网络 4、 光纤到户和光纤到桌面 5、 局域网、城域网、广域网等
光纤优点
宽带通讯（超大容量）
1、电磁波
T E(V/m)
a
b
E(V/m)
λ
a b
光物理学
• 波长：一个波的两个连续周期中两个相 同点（具有相同相位点）间的距离
周期：一个波中两个（具有相同相位点） 顺次通过同一空间位置所需要的时间
光速 Ｃ＝λ•ｆ＝λ／Ｔ
光是占据电磁波谱中特定范围的电磁波
光物理学
图2 电磁波谱
光物理学
2、光束（光线）
光纤：＞2. 5 Gbps 同轴电缆： ＜１5０ Ｍbps
低损耗，中继距离长：
光纤：＞５０公里 同轴电缆： ＜ １２公里
低通讯成本
无电磁波干扰 通讯保密性好 体积小、重量轻、便于施工维护 原材料来源丰富，潜在价格低廉
光纤的模式
单模光纤(Single-Mode) 只传输主模，也就是说光线只沿光 纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式色散，使得单模 光纤的传输频带很宽，因而适用于大容量，长距离的光纤 通讯。单模光纤使用的光波长为1310nm或1550nm。
多模光纤(Multi-Mode) 在一定的工作波长下，有多个模式在 光纤中传输（850nm/1300nm）, 这种光纤称之为多模光 纤。由于色散或像差，因此，这种光纤的传输性能较差， 频带比较窄，传输容量也比较小，距离比较短 。
光物理学
光现象
从波的观点——电磁波 从几何光学的观点—— 光线或光束 从量子学的观点—— 光子流
光子的本质是什么？
电磁辐射
光子的频率F约为1014Hz,他是哪一类辐射？
光就是光子流
光纤几何特性
• 光纤的几何结构：纤芯、包层、涂敷层
包层 内涂敷层
外涂敷层
光纤几何结构
芯层
芯包同心度偏差
不圆度
光纤几何特性
（Dmax-Dmin）
• 不圆度=
D
×100%
平均直径D =
（Dmax+Dmin） 2
芯包同心度误差：纤芯和包层的几何中心的最大距离
外涂层—— 245 ±5μm 4、包层不圆度：＜0.1%
5、涂敷层不圆度：＜6%
6、芯包同心度误差：≤0.6 μm
7、包层/涂敷层同心度误差： ≤12 μm
8、光纤长度：2.1公里的整数倍
光纤产品标准
• 光纤传输特性参数
1、衰减：0.344dB/km(1310nm) 0.204dB/km(1550nm)
光通信简介
电信（telecommunicaton）
• 借助某种设备在相隔一定距离的条件下进 行信息交换
信息 （语音、视频、数据）
发送器
链路
传输介质
接收器
信息 （语音、视频、数据）
光纤基本知识
• 光纤的基本介绍
光纤——就是将信息以光的形式传输的一种 传输介质
光纤的材料：二氧化硅石英玻璃材料
光纤的结构：纤芯、包层、涂敷层
模场直径MFD：单模光纤的模式是由光纤横截面上模场的分布决 定的，当光强度下降到它的峰值的1/e2横截面积尺寸。该参数依赖 于工作波长。
Hale Waihona Puke Baidu
光纤产品标准
• 光纤几何参数：
1、光纤直径：125±1μm 2、光纤芯经： 多模光纤——50/62.5 μm
单模光纤—— 8~10 μm 3、涂敷层直径： 内涂层—— 190±20μm
2.1 折射率
空气：n1=1.0 玻璃：n1=1.5
θ1 θ3 θ2
θ1 θ3 玻璃：n1=1.5
空气：n1=1.0 θ2
玻璃：n1=1.5 空气：n1=1.0
θ1
θ3
斯涅耳定律：n1sinθ1= n2sinθ2
基本的光学原理：所有的光在真空中的特性在折射率为n的材料中会放生变化
光物理学
• 2.2 全内反射
一九七０年美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想， 用改进型化学相沉积法（MCVD 法）制造出当时世界上 第一根超低耗光纤，成为使光纤通信爆炸性竞相发展的导 火索。 • 第一条商用光纤通讯线路，美国，70‘s • 第一条越洋光通讯线路，美国，80‘s • 光棒制造技术， OVD, MCVD, VAD， 70‘s
θ1＞θ1c
玻璃：n1=1.5 空气：n1=1.0
光纤传导光的基本原理
临界入射角和临界传播角
光发射到光纤中
光物理学
• 3 、光子流 3.1 能级图
E4
E3
E2
纤，而保持原来预制棒的芯包比和原有的折射率分布
G652单模光纤直径
裸光纤(um)
一次涂覆后 光纤(um)
二次涂覆后 光纤(um)
2、截止波长：1180~1360nm 3、模场直径：9.2±0.4μm/1310nm
10.4±0.5μm/1550nm 4、零色散波长：1302~1322nm
5、色散斜率：0.09ps/(nm2•km) 6、色散系数：18ps/(nm•km)
• 预处理
光纤生产工序
• 拉丝
• 筛选
• 检测
简述光纤制造的工艺流程
光纤预制棒
预处理 工序
1检验
2切割
3接把棒
4抛光
内外UV固化涂料 5拉丝
光纤盘
把棒酸洗 切割
9复绕
8检验
7张力筛选
6检验
10包装
11入库
预制棒的预处理
预制棒
氢氧焰
预制棒和把棒 连接
注意事项：氢氧焰的点火和关火的顺序
氢氧焰
拉丝简介
• 什么是拉丝 将直径为80mm的预制棒拉制成直径只有250um左右的光
光纤生产工艺流程介绍
光通信历史
• 光纤通讯理论，高锟， 60‘s 理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信
的可能性，并设计了通信用光纤的波导结构（即阶跃光 纤）。更重要的是科学地予言了制造通信用的超低耗光纤 的可能性，即加强原材料提纯，加入适当的掺杂剂，可以 把光纤的衰耗系数降低到20dB/km以下 • 第一根低耗光纤，康宁, 70‘s
能 量
E1
E0
基态
原子的能量是量子化的
光物理学
• 3.2光子
一个量子的能量称为光子
一个量子的能量Ep 以光速C传播的基本微粒，一个光子的能量
Ep=h•f=h•c/λ
h：普朗克常数（ｈ＝6.626＊10－34 Ｊ•ｓ）
Ep单位 : eV
λ单位：nm
作为基本微粒的光子的能量与其频率有关，而频率通常 是与波长相关的
光纤的种类
通信光纤
多模光纤 单模光纤： 匹配型非色散位移单模光纤
特种光纤
玻璃光纤结构
n3
n1 n2
芯部 包层 涂层
n1> n2, n3> n2
应用领域 1、 全球的海底网络 2、 陆地网络 3、 卫星系统与光纤网络 4、 光纤到户和光纤到桌面 5、 局域网、城域网、广域网等
光纤优点
宽带通讯（超大容量）
1、电磁波
T E(V/m)
a
b
E(V/m)
λ
a b
光物理学
• 波长：一个波的两个连续周期中两个相 同点（具有相同相位点）间的距离
周期：一个波中两个（具有相同相位点） 顺次通过同一空间位置所需要的时间
光速 Ｃ＝λ•ｆ＝λ／Ｔ
光是占据电磁波谱中特定范围的电磁波
光物理学
图2 电磁波谱
光物理学
2、光束（光线）
光纤：＞2. 5 Gbps 同轴电缆： ＜１5０ Ｍbps
低损耗，中继距离长：
光纤：＞５０公里 同轴电缆： ＜ １２公里
低通讯成本
无电磁波干扰 通讯保密性好 体积小、重量轻、便于施工维护 原材料来源丰富，潜在价格低廉
光纤的模式
单模光纤(Single-Mode) 只传输主模，也就是说光线只沿光 纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式色散，使得单模 光纤的传输频带很宽，因而适用于大容量，长距离的光纤 通讯。单模光纤使用的光波长为1310nm或1550nm。
多模光纤(Multi-Mode) 在一定的工作波长下，有多个模式在 光纤中传输（850nm/1300nm）, 这种光纤称之为多模光 纤。由于色散或像差，因此，这种光纤的传输性能较差， 频带比较窄，传输容量也比较小，距离比较短 。
光物理学
光现象
从波的观点——电磁波 从几何光学的观点—— 光线或光束 从量子学的观点—— 光子流
光子的本质是什么？
电磁辐射
光子的频率F约为1014Hz,他是哪一类辐射？
光就是光子流
光纤几何特性
• 光纤的几何结构：纤芯、包层、涂敷层
包层 内涂敷层
外涂敷层
光纤几何结构
芯层
芯包同心度偏差
不圆度
光纤几何特性
（Dmax-Dmin）
• 不圆度=
D
×100%
平均直径D =
（Dmax+Dmin） 2
芯包同心度误差：纤芯和包层的几何中心的最大距离
外涂层—— 245 ±5μm 4、包层不圆度：＜0.1%
5、涂敷层不圆度：＜6%
6、芯包同心度误差：≤0.6 μm
7、包层/涂敷层同心度误差： ≤12 μm
8、光纤长度：2.1公里的整数倍
光纤产品标准
• 光纤传输特性参数
1、衰减：0.344dB/km(1310nm) 0.204dB/km(1550nm)
光通信简介
电信（telecommunicaton）
• 借助某种设备在相隔一定距离的条件下进 行信息交换
信息 （语音、视频、数据）
发送器
链路
传输介质
接收器
信息 （语音、视频、数据）
光纤基本知识
• 光纤的基本介绍
光纤——就是将信息以光的形式传输的一种 传输介质
光纤的材料：二氧化硅石英玻璃材料
光纤的结构：纤芯、包层、涂敷层
模场直径MFD：单模光纤的模式是由光纤横截面上模场的分布决 定的，当光强度下降到它的峰值的1/e2横截面积尺寸。该参数依赖 于工作波长。
Hale Waihona Puke Baidu
光纤产品标准
• 光纤几何参数：
1、光纤直径：125±1μm 2、光纤芯经： 多模光纤——50/62.5 μm
单模光纤—— 8~10 μm 3、涂敷层直径： 内涂层—— 190±20μm
2.1 折射率
空气：n1=1.0 玻璃：n1=1.5
θ1 θ3 θ2
θ1 θ3 玻璃：n1=1.5
空气：n1=1.0 θ2
玻璃：n1=1.5 空气：n1=1.0
θ1
θ3
斯涅耳定律：n1sinθ1= n2sinθ2
基本的光学原理：所有的光在真空中的特性在折射率为n的材料中会放生变化
光物理学
• 2.2 全内反射
一九七０年美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想， 用改进型化学相沉积法（MCVD 法）制造出当时世界上 第一根超低耗光纤，成为使光纤通信爆炸性竞相发展的导 火索。 • 第一条商用光纤通讯线路，美国，70‘s • 第一条越洋光通讯线路，美国，80‘s • 光棒制造技术， OVD, MCVD, VAD， 70‘s