5 第五章 信息传输材料.ppt

典型应用：作为校园网的骨干传输网 5.9.2 光纤在传感器上的应用 光纤传感主要基于外部世界各种物理量或化学量变化引起光纤光学参数（包括相位、偏振态、波长、幅度、模功率分布、光程等）的变化。 例：电磁场变化 光波x、y方向相位差改变 测量电场、磁场强度 光纤受压或弯曲 光纤几何变形 测量光纤受力、弯曲程度 光纤传感器分类 功能性光纤传感器 利用光纤本身的某种敏感特性或功能制作的传感器。如磁敏元件传感器 、热敏传感器、气敏传感器等； 传光型光纤传感器 光纤仅起传输光波的作用，必须在光纤中间或端面加装其他敏感元件才能构成传感器。如反射式位移传感器、半导体吸收温度传感器 、光纤多普勒速度传感器等。 5.9.3 光纤在医学上的应用 光导纤维不但是通信和传感器技术中的重要材料，还是医生的得力助手。目前在医学领域，普遍使用着一种连接着许多光纤的胃镜，光纤胃镜的光源是在体外由光纤传进去的，它不产生热辐射，能减轻病人的痛苦。在光导纤维的一头装着精致小巧的微型镜头，可将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。 光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的光纤将高强度的激光输入人体的病变部位，用激光来切除病变部位。这种“手术”不用切开皮肤和切割肌肉组织，而且切割部位准确，手术效果好。 光学纤维胃镜 用光导纤维做手术，不用开刀 医用内窥镜（右上）及在手术中的使用 光导纤维在医学上的应用： 激光手术刀用卤化银光导纤维 　　光纤是在当今铜资源不足及高技术的迫切要求下，获得空前发展的。以SiCl4为主要原料的石英光纤，经历了： 0.85μm多模(最低损耗2~3dB/km，无中继距离一般8km) 1.3 μm多模(最低损耗0.41dB/km) 1.3 μm单模(最低损耗0.35dB/km，无中继距离30~50km) 1.5 μm单模(最低损耗0.14~0.16dB/km，无中继距离可达100km)几个阶段。 损耗越来越小，无中继距离越来越长。1.3 μm单模和多模光纤已发展成熟。 5.10 光纤发展趋势 光纤技术正向更长波长发展。因此研制长波长光纤材料，特别是氟化锆基等非石英光纤，对实现洲际海底光缆的无中继通信具有重大战略意义。此外，光纤传感器在温度、压力、速度、液面、流量、位移、振动、电磁参数及核辐射等的测量中有广阔的应用前景。 其它通信材料 通信电缆材料 A 双绞线材料 双绞线 由两根相互绝缘的铜线以均匀对称的方式扭绞在一起作为一条通信链路，以减少附近导线的干扰。 双绞线导线的典型直径0.4～1.0mm； 电缆：将多对双绞线捆在一起，封在一个坚实的护套中。 屏蔽双绞线与无屏蔽双绞线 B 同轴电缆材料 同轴电缆 以硬铜线为芯，外面包一层绝缘材料，该层绝缘材料用密织的网状导体环绕，网层外面在覆盖一层保护材料。具有高带宽和较好的噪声抑制特性。 项目 双绞线（电话） 同轴电缆（宽带） 单模光纤 材料 线径 传输损耗 带宽 中继间隔 Cu 2mm 20dB/km (4MHz) 6MHz 1~2km Cu/绝缘材料 10mm 20dB/km (60MHz) 500MHz 1~2km SiO2/GeO2 0.2mm 20dB/100km(10000MHz) 10GHz~1THz ~50km 三种传输介质性能比较 1 它和我们日常用来建房子所用的砂子的主要成分是相同的 　　石英光纤主要由SiO2构成，其特点是材料的光传输损耗低，有的波长可低到0.2dB／km，一般均小于l dB／km。 石英光纤生产原料多数为液态卤化物，如SiCl4、GeCl4、CF2Cl2（氟利昂）等。根据传播模式对折射指数断面分布的要求，可在制备预制件的过程中，加入挥发性氯化物作添加剂。用锗可提高折射率，用硼可降低折射率。新的动向是采用氟，例如加入CF4或CF2Cl2降低包层的折射率。加入磷(加POCl3)用来降低石英光纤的熔点。 8.1 石英光纤 8.1.1 石英光纤制造 普通的石英材料制成的光纤是不能用于通信的，通信光纤必须由纯度极高的材料组成。 而且纤芯SiO2 中需掺杂少量GeO2和P2O5，以提高折射率，使纤芯和包层的折射率略有不同。 制造光纤的方法很多，目前主要有：管内CVD法，棒内CVD法，PCVD(等离子体化学汽相沉积)法和VAD(轴向汽相沉积)法。 管内CVD法，又叫MCVD法(Modified Chemical Vapour Deposition) ，包层和芯层都是在一个石英管内部沉积 不论用哪一种方法，都要先在高温下做成预制棒（ 直径1~3cm ，长30~100cm ），然后在高温炉中加温软化，拉成长丝，再进行涂覆、套塑。 光纤的制造要求每道工序