2第2章-光纤光缆制作技术

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1、1第2章光纤与光缆制造技术2.1概述2.2光纤制造原材料2.3气相沉积技术2.4非气相技术2.5光纤拉丝及一次涂覆工艺2.6光纤张力筛选与着色工艺2.7光纤二次涂覆或套塑工艺2.8光纤成缆工艺22.1.1光纤按材料分类1、玻璃光纤玻璃是由某些熔体过冷后粘度增大到很高数值的固体，与液体的原子无序排列十分相似，呈各向同性。用于制造光纤的玻璃包括：多组分氧化物玻璃，如Na2O-MgO2-SiO2，Na2O-Al2O3-SiO2等系统；石英玻璃；硫卤玻璃；重金属氧化物玻璃。2.1概述3光纤按材料分类2、塑料光纤（PlasticOpticalFiber）塑料光纤（POF

2、）是用高折射率聚合物为芯材和低折射率聚合物为包层材料而制成的全塑料光纤。一般也可分为阶跃折射率分布POF和梯度折射率POF。绝大多数塑料光纤是由氟化聚甲基丙烯酸甲脂或全氟树脂或聚苯乙烯制成的。生产工艺一般使用界面凝胶法或挤压扩散法或高速离心扩散法。与石英玻璃光纤相比，塑料光纤具有大的纤芯（500~750μm），允许使用价格便宜的注塑塑料光纤连接器，从而显著地降低了整个光传输线路的成本。使光纤到户成为可能。44塑料光纤的主要特点质量轻芯径大、易连接柔韧性好、使用寿命长高传输速率（数百M～数Gbit/s）支持宽带应用抗电磁干扰、抗振动、可靠度高操作、连接容易、维修

3、方便、系统成本低；5光纤按材料分类3、光子晶体光纤（PhotonicCrystalFiber）光子晶体光纤是一种由单一介质构成（熔融石英或聚合物）并由在二维方向上紧密排列（通常为周期性六角形），而在第三维方向（光纤的轴向）基本保持不变的波长量级的空气孔构成微结构包层的新型光纤。光子晶体光纤也被称为微孔光纤、光子能带光纤，或者多孔光纤。最近有研究表明，这种PCF可传输99%以上的光能，而空间光衰减极低，光纤衰减只有标准光纤的1/2～1/4。6光纤按材料分类3、光子晶体光纤（PhotonicCrystalFiber）7光子晶体光纤的优点（一）光子晶体波导具有优良的

4、弯曲效应。（二）能量传输基本无损失，也不会出现延迟等影响数据传输率的现象。可传输99%以上的光能，而空间光衰减极低，光纤衰减只有标准光纤的1/2～1/4。（三）光子晶体制成的光纤具有极宽的传输频带，可全波段传输。（四）光子晶体光纤的纤芯面积可能大于传统光纤纤芯面积的10倍左右，这样就允许较高的入射光功率。8光纤按材料分类4、液芯光纤液芯光纤是由高度透明的柔性聚合物包层管、硬质材料做成的透明光窗以及折射率大于包层的透明液体纤芯材料构成，光线在纤芯内部发生全反射而向前传输，结构如图所示。制造液芯光纤的包层材料一般为毛细石英管材或聚合物管材，用毛细石英管材制造的液芯

5、光纤的纤芯直径一般小于1mm，而聚合物管材制作的液芯光纤纤芯直径可达3～14mm甚至更大。9液芯光纤的优点(1)、优异的机械性能液芯光纤内部是可以自由流动的液体，外部是柔性的聚合物软管，因此，当液芯光纤被弯曲时，外层软管所承受的应力可以由内部液体向周围传递而很快得到释放。这使得液芯光纤具有良好的可挠性，可靠性较高。相反，传统的光纤束是由脆性的玻璃或石英光纤制成，光纤束在过度或频繁弯曲的情况下，往往出现断丝现象，从而导致光传输效率下降甚至整根光纤束的损坏。10液芯光纤的优点(2)、优异的光学性能液芯光纤采用透明液体作为芯料，因而芯料的选择范围相当广泛，可以针对不

6、同的传输波长范围的要求，选择相应的液体单质或溶液体系，以达到最佳的光传输效率。其光谱传输波长范围通常可以从紫外区的200nm到近红外的3pm。以波长365nm的传光效率为例，液芯光纤最高可达85%以上，而普通的石英光纤传光束最高仅为60%左右。11液芯光纤的优点(2)、优异的光学性能数值孔径是光纤光学性能的一项重要指标，反映光纤接收光线的能力。通常对于能量传输型光纤而言，数值孔径越大，耦合效率就越高，接收到的光能量也就越大。液芯光纤在数值孔径方面也具有独特的优势。它的数值孔径可以根据使用要求，通过改变芯料配方进行灵活的调整，且数值孔径通常都较高，达到0.5以上

7、，而一般的多模石英光纤的数值孔径大多低于0.37。12液芯光纤的优点(3)、较高的生产效率，较低的生产成本制作普通石英或玻璃光纤束时，随着其口径的增大，光纤单丝的用量呈几何级数增加，拉制光纤单丝的工作量也呈几何级数上升，生产成本也随之增加，同时，为了保证大口径光纤束的弯曲性能，还要求光纤单丝的直径要更小，才不至于在光纤束弯曲时被折断，相应的拉丝工作量变得更大，制作周期也更长;相对而言，液芯光纤的生产工艺较为简单，虽然芯料制备的技术含量较高，难度较大，但主要是依靠高效的提纯工艺和装备来完成，比较适合于大批量生产，而且，芯料的产出能力可以灵活控制，生产作业的工作量

8、并不与光纤的口径呈直接的几何级数关系，