信息材料 Chapter 5. Optoelectronic Materials -part2

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1、§5.6光导纤维现代通信网络的主要传输媒介光纤之父－高锟光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式。1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开创了光纤通信领域的研究工作。1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。1995年底，全球已敷设光缆已超过1100万千米。Characteristic光导纤维的特性传输损耗小引起损耗的主要原因是光的吸收与散射传输频带宽引起光脉冲扩展的主要原因是模色散，长波长的单模光纤已成为最有效的光通信材料机械性

2、能好光纤极细且很长，要求它具有很高的强度和抗疲劳能力全反射-光纖材料的應用原理全反射為光線由折射率較大的介質射向折射率較小的介質時，入射光線將全部反射回來，不會有折射發生。18.3.1光导纤维的种类和特性概况光导纤维(opticalfibre，简称光纤)定义　　能够以光信号而非电信号的形式传递信息(光束和图像)的具有特殊光学性能的玻璃或塑料纤维分类按功能　可分为传光纤维与传像纤维按传输模式　可分为多模(multiplemodel，MM)光纤和单模(singlemodel，SM)光纤，多模光纤能够同时传播多种光波模式，单模光纤只能传输一种光波模式。后者可传输更多的信号按光纤

3、的材料成分　可分为石英类、多组分玻璃类及有机高分子塑料光纤光纤种类材料成分采用原料石英光纤芯线：SiO2GeO2P2O5包层：SiO2B2O3SiCl4GeCl4POCl3SiCl4BCl3BBr3多组分光纤芯线：SiO2Na2OCaOGeO2包层：SiO2Na2OCaOB2O5：SiCl4NaNO3Ca(NO3)2Ge(C4H9O)4SiCl4NaNO3Ca(NO3)2BCl3石英芯线塑料包层光纤芯线；SiO2包层：有机硅SiCl4二甲基二氯硅烷塑料光纤芯线：PMMA包层：氯化MAP聚甲基丙烯酸甲酯氟化甲酯表20.5光纤的种类与材料对通信石英光纤的要求作为光通信媒介物的光导纤维应具有三个

4、特性(1)传输衰耗小常以每公里损失的分贝数(dB／km)表示(2)传输频带宽　现多用单模光纤(3)机械性能好　为保护光纤拉丝后的强度，光纤拉出后，必须立即被覆一层或二层保护性的涂膜。以提高使用寿命20．3．2光导纤维的制备石英光纤制备的要求光纤制备必须严格控制①杂质的含量，尤其是金属离子和羟基离子　二者的存在会引起传输衰耗大辐度地上升。一般金属离子的浓度应在10-9级范围，羟基离子浓度一般为10-410-7②光纤的尺寸和形状　纤芯直径的波动会产生大的传输衰耗甚至不能使用，形状对称性的改变会严重影响光纤之间的连接③化学组成　组成的微小变化，会影响纤芯的折射率，增加传输衰耗光纤的制备工艺光

5、纤制造一般先制备预制棒，总共包括三个步骤：FabricationofthepreformDrawingthefiberfromthepreformCoatingandjacketingprocess概述Thepreformsarefabricatedusingchemicalvapordepositionmethods：ModifiedChemicalVaporDeposition(MCVD)最常用的预制棒制备方法PlasmaModifiedChemicalVaporDeposition(PMCVD)PlasmaChemicalVaporDeposition(PCVD)OutsideVap

6、orDeposition(OVD)Vapor-phaseAxialDeposition(AVD)1.预制棒的制造Allthesemethodsarebasedonthermalchemicalvaporreactionthatformsoxides,whicharedepositedaslayersofglassparticlescalledsoot,outerrotatingrodorinsideglasstube.Thesamechemicalreactionsoccurinbothmethods.StartingmaterialsaresolutionsofSiCl4,GeCl4,PO

7、Cl3,andgaseousBCl3.Theseliquidsareevaporatedwithinoxygenstreamandformsilicaandotheroxides.主反应　在“玻璃车床”上用超纯的SiCl4与O2和H2在1400℃1600℃下反应：SiCl4(g)+O2(g)+2H2(g)==SiO2(g)+4HCl(g)掺杂反应　生成GeO2、P2O5、B2O3等：GeCl4+O2