光纤与光缆技术5课件.pptVIP

第三章 光纤原材料 第一节 材料的选择原则 第二节 材料的分类 * * 第一节 材料的选择原则 一、选择原则 1、光纤原材料的选择原则(光衰减、折射率、成纤能力、物理性能、生产成本) (1)成型方便：材料必须能够制成细长、柔软的光纤； (2)透明材料：使光纤在特定的光波长有效的导光； (3)性能兼容：保证光纤芯/包层物理性能的彼此适应，我 们必须选用那些具有微小的折射率差，但物 理性能彼此相近的材料； (4)材料成本：来源丰富，价格便宜； (5)其它：良好的化学稳定性和机械强度。 2、各种原材料的介绍 (1)气体材料：光衰减极小； 折射率难控制； (2)液体材料：(液体充满细玻璃管的纤维) 液体的折射率随温度变化显著，致使精确的保 持波导特性变得极为不易； 仅能制造出阶跃型折射率分布的多模光纤； (3)固体材料：传输衰减较大(紫外、红外的电子跃迁和分子振动)——强吸收峰彼此远离的材料； 光学性能稳定，与光的相互作用较强； 选择石英玻璃作为光纤原材料的原因？ 石英玻璃在常温下呈现为固体，具有很高的透可见光和近红外的能力，且具有良好的化学稳定性和高的机械强度，通过掺杂某些氧化物，例如，GeO2或者C2F6(六氟乙烷)很容易的增加或者降低石英玻璃的折射率，另外，石英玻璃的原料价格低廉。因此作为低衰减光纤原材料，石英玻璃是最适合的原材料之一。 1、纤芯：(1)材质：二氧化硅SiO2(参杂：P2O5、GeO2) 目的：提高材料的光折射率； (2) 规格：多模光纤 50或62.5；单芯 4-10微米 (3) 作用：传输光能； 二、光纤各部分的材料 2、包层：(1)材质：SiO2(参杂：B2O3或F) 目的：降低材料的光折射率 (2)规格：100-150微米 (3)作用：为光的传输提供反射面和光隔离面，使 光波限制在纤芯中；并起一定的机械保 护作用。 3、涂覆层 (1)材质：一次涂敷层是为了保护裸纤而在其表面涂上的聚 氨基甲酸乙脂或硅酮树脂层； 二次涂覆层，多采用聚乙烯塑料或聚丙烯塑料、 尼龙等材料。 (2)规格：30-150微米 (3)作用： ①由于裸光纤的主要成份是二氧化硅，它是一种易碎脆性材料，抗弯曲性能差，为提高光纤的力学性能，尤其是其微弯特性，涂覆一层或多层高分子材料，改善裸光纤的力学性能。 ②当裸光纤拉制成丝后，在其表面或内部存在着一些微裂纹和缺陷，如遇到空气中的水分子后会与其发生水合反应，使Si--O键断裂，产生OH-羟基引起光纤出现微裂纹，如光纤自身已存在微裂纹，则使裂纹发生扩展生长，最终导致光纤强度降低，直到断裂。为改善光纤的固有强度并阻止裂纹的生长扩展必须在裸光纤表面涂覆高分子材料。 ③由于裸光纤与空气中的水分子发生水合反应，将生成大量的羟基OH-，会增大光纤的吸收衰减，为减少光纤的吸收衰减必须涂覆涂覆层。 *