资源描述
1,光纤与光纤制造工艺,2,光纤简介
光纤制造工艺
主要光纤产品介绍
光纤技术发展概况,内 容,3,1. 光 纤 简 介,4,1. 光 纤 简 介,什么是光纤（optical fiber)？,光纤是光导纤维的简称。光纤是以光脉冲的
形式来传输信号，材质以玻璃或有机玻璃为主的
网络传输介质。,5,光纤结构,光纤由三部分组成：
◆芯层（core）
◆包层（cladding）
◆涂覆层（coating）
－内层（buffer layer）
－外层（top layer）,,芯层: SiO2+Ge+F
包层: SiO2+F
内涂覆层:丙烯酸树脂
外涂敷层:丙烯酸树脂,1. 光 纤 简 介,6,光纤分类,1. 光 纤 简 介,7,1. 光 纤 简 介,模式（mode）概念,模式是指光的在光纤中的传输方式（电磁场分
布形式）。,光纤中能够传导的模式是由光纤结构参数所决
定的。外界激励只能激励起光纤中允许存在的模式
而不会改变模式的固有性质。,模式是光波动方程的解。它对应于波动方程某
一本征值并满足全部边界条件。每一个模式对应于
沿光纤轴向传播的一种电磁波。,8,单模与多模光纤,阶跃型多模,单模光纤,1. 光 纤 简 介,9,光纤几何尺寸,★ 芯径
单模光纤： <10um;
多模光纤： 50um/62.5um
★包层直径
普通光纤： 125um
★涂覆层直径
普通光纤
内层 － 170～200um
外层 － 245um,1. 光 纤 简 介,10,光纤工作原理,光纤利用光在
界面上的全反射原
理进行工作。,1. 光 纤 简 介,11,光纤剖面折射率示意图,多模,G.652,G.655,1. 光 纤 简 介,12,光纤通信原理,光纤通信采用数字通信原理。,1. 光 纤 简 介,13,光纤通信网络,1. 光 纤 简 介,14,光纤通信特点,1. 光 纤 简 介,优点：
信号损耗小，中继距离长；
光纤为绝缘体不受电磁干扰；
玻璃光纤不产生电磁场，保密性高；
重量轻，易于施工和运输；,缺点：
光纤制造工艺复杂，生产成本较高；
光纤连接复杂；
配套光器件价格较高,15,2. 光 纤 制 造 工 艺,16,2. 光纤制造工艺,光纤制造基本过程,17,2. 光纤制造工艺,预制棒介绍,预制棒尺寸：
－直径：φ60mm，φ80mm，φ150mm
－长度： 1m～2m,制棒方法：
－玻璃分相法
－溶胶－凝胶法
－气相沉积法,预制棒要求：
－高纯度；
－准确的折射率分布,18,2. 光纤制造工艺,预制棒制造工艺,气相沉积法,管外法,管内法,管外汽相沉积法（OVD）,汽相轴向沉积法（VAD）,改进的管内化学气相沉
积法（MCVD）,等离子体管内化学气相
沉积法（PCVD）,,,,19,2. 光纤制造工艺,四种工艺在全球的大体市场份额,20,管外汽相沉积法（OVD）,优点：沉积速率高、预制棒体积大、原料纯度要求
较低、生产率高
不足：折射率剖面粗糙、原料利用率低
结论：擅长制造包层,2. 光纤制造工艺,21,汽相轴向沉积法（VAD）,优点：沉积速率高、预制棒体积大、原料纯度要求
较低、生产率高
不足：折射率剖面粗糙、原料利用率低
结论：擅长制造包层,2. 光纤制造工艺,22,改进的管内化学气相沉积法（MCVD）,优点：投资少、操作运行较容易、工艺控制性好
不足：原料利用率低、折射率剖面不够精确
结论：擅长制造包层、纤芯制造仅次于PCVD,2. 光纤制造工艺,23,等离子体管内化学气相沉积法（PCVD）,优点：沉积层薄、工艺控制性强、折射率剖面精确
原材料利用率高
不足：原料要求纯度高、沉积速率低
结论：擅长制造纤芯,2. 光纤制造工艺,24,PCVD工艺的优势,★ 原材料利用率高
四氯化硅SiCl4 ～100%
四氯化锗GeCl4 ～85％
氟C2F6 ～90%
---- 节约原材料，降低成本，有利环保,★ 沉积层数高达3000层，可精确控制折射率的分
布，可良好地对各类光纤的色散进行控制生产
出世界一流水平的高带宽多模光纤以及复杂结
构的单模光纤,★ 不需P2O5掺杂，有利于1550 nm的衰减,★ 对氢损的影响不敏感,2. 光纤制造工艺,25,,PCVD工艺流程,PCVD沉积,芯棒测试,套棒,筛选,拉丝,熔缩,2. 光纤制造工艺,26,PCVD沉积,反应机理 SiCl4+O2 → SiO2+2Cl2 GeCl4+O2→GeO2+2Cl2
优点
沉积层非常薄
工艺控制性强
折射率剖面精确
原材料利用率高,2. 光纤制造工艺,27,熔缩设备,经PCVD沉积好的管子在熔缩车床上熔缩成一实心预制棒。,2. 光纤制造工艺,28,芯棒测试,套 棒,熔缩好的芯棒经设备测试确定芯棒质量,2. 光纤制造工艺,,,,29,2. 光纤制造工艺,,30,2. 光纤制造工艺,拉 丝,31,为保证成品光纤有足够的强度，光纤在筛选机上被施以一定的张力进行强度筛选。,2. 光纤制造工艺,筛 选,32,经过强度试验后，合格光纤将进行传输性能和几何性能的测试。,2. 光纤制造工艺,测试与包装,33,3. 主要光纤产品,34,3. 主要光纤产品,DCF光纤,光纤,普 通
光 纤,特 种
光 纤,单模光纤,多模光纤,保偏光纤,大芯径光纤,光子晶体光纤,,,,,产品分类,,35,3. 主要光纤产品,普通单模光纤(G652A/B),特点：
光纤中只传导基模 ；
芯径小，传输带宽高；
熔接和耦合困难，对光源要求高；
制造工艺简单。,单模光纤,,LP00,,,,,,,,,,,,,Cladding,Core,,,,,,,36,3. 主要光纤产品,多模光纤(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 抛物线型分布；
g＝∞ 阶跃型分布,37,3. 主要光纤产品,渐变型多模光纤（GIMM）,特点：
光纤中传导多个模式 ；
芯径大，模间色散大；
易于耦合，对光源要求低；
制造工艺复杂。,38,精确的折射率剖面控制
消除中心凹陷
消除芯层/包层界面缺陷,3. 主要光纤产品,PCVD工艺在制造多模光纤中的优势,39,3. 主要光纤产品,各种光纤的用途,单模光纤：
普通单模：高速率、长距离传输通信主干网。
多模光纤：
50um多模：局域网通信、音/视频信号传输和数据传输。
62.5um多模：局域网通信（北美地区使用较多）。,40,3. 主要光纤产品,特种光纤简介,保偏光纤特点：
双折射率高，保偏性能好 ；
衰耗低；
弯曲稳定性好；,保偏光纤应用：
光纤陀螺 ；
偏振敏感器件；
偏振传感器；,熊猫型保偏光纤,41,3. 主要光纤产品,特种光纤简介,DCF光纤特点：
负色散值（反色散光纤） ；
高色散斜率；
芯径小，相对折射率高；,42,3. 主要光纤产品,DCF光纤应用,43,3. 主要光纤产品,特种光纤简介,大芯径光纤特点：
光纤芯径大（可达到190um以上），NA值大 ；
与光源间的光耦合效率高；
允许更高的光源密度；,大芯径光纤应用：
工业局域网 ；
光纤传感；
激光能量传输；,44,3. 主要光纤产品,特种光纤简介,光子晶体光纤（PCF）：,,45,4. 光纤技术发展概况,46,1980-2010年中国电话用户和电话普及率,,语音业务的发展,47,因特网业务量以每年翻两番的速度急剧增长,48,,,,,,人均敷设光纤,4.,5,米,,,,,,,人均敷设光纤,,80,米,,,,,,,至,199,9,年底,,,中国人均光纤拥有量,2,0,米,,,,,,,,,,,,,,,美国人均光纤拥有量,300,米,,,全球光纤正以1000m/s铺设,人均光纤拥有量，正成为判断一个国家信息化程度的标志,1999年,49,100M,单信道传输速率向40G更高发展,50,光纤波分复用技术已成为拓宽信息高速公路的有效途径,51,传输速率与传输容量向更高更远发展,52,超长距离传输的关键因素,信道间拉曼效应的影响
FRA增益控制与动态均衡技术
超强纠错EFEC技术
RZ编码调制技术
非线性效应
色散精确补偿,53,建设高速率、大容量、长距离光纤传输干线
ETDM+DWDM+EDFA光纤传输干线
单信道传输速率从10Gbit/s 向40Gbit/s 发展
信道数大于32，传输距离大于2000km,光纤通信技术发展方向（传输网络）,54,谢 谢,
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