光纤通信2.ppt

回顾光的特性、基本的光学定律和定义 介绍光纤结构、分类、特性和射线光学解释 圆波导模式及其理论简介* 单模光纤的特性、材料以及制造工艺 光纤的几种成缆方式 主要内容 2.9 光缆 光纤成缆之后要求光缆： 1. 抗拉力特性 光缆能承受的最大拉力取决于加强构件的材料和 横截面积，要求大于1 km光缆的重量 (100~400 kg) 2. 抗压特性 光缆能承受的最大侧压力取决于护套的材料和结 构，多数在100 ~ 400 kg/10 cm 3. 改善温度特性、隔离潮气 4. 要求光缆材料不容易析氢 成缆方式：层绞式 层绞式光缆的结构类似于传统的电缆结构方式，故又称为古典式光缆。 成缆方式：骨架式 光纤置放于塑料骨架的槽中，槽的横截面可以是 V 形、U 形或其它形状，槽的纵向呈螺旋形或正弦形， 一个空槽可放置5~10根一次涂覆光纤。 骨架：聚乙烯材料，抗侧压性能好 成缆方式：束管式 把松套管扩大为整个缆芯，成为一个大管腔，将光 纤集中松放在内。这种结构近年来得到了较快发展。 成缆方式：带状式 带状式结构的光缆首先将一次涂覆的光纤放入塑料 带内做成光纤带，然后将几层光纤带叠放在一起构 成光缆芯。 光缆对光纤特性的影响 改善光纤的温度特性 2. 增加机械强度 光缆使其断点强度远高于光纤，增强了光缆抗压、 抗冲击和抗扭曲性能 3. 成缆损耗 不良的成缆工艺在成缆后会带来附加损耗，如不 良应力造成微弯 作业 2.5、2.9、2.11、2.22、2.24 两个正交分量同时按比例变化 * * * 梯度光纤设计的目的就是为了抵消不同模式在光纤中传输的时间差 * Alpha趋于无穷，梯度光纤就变成阶跃光纤了；轴心处的数值孔径跟阶跃光纤的一样 * * * * 但是卤化物光纤制作工艺难度较大 * 掺铒光纤放大器大致原理：光激励铒原子产生受激吸收，然后这些原子的自发辐射，且辐射出来的光基本与激励光保持一致 * 多组份玻璃光纤制造通常使用“双坩埚法”。将纤芯用的玻璃料加入铂制双坩埚的内侧坩埚中，同时将包层用的玻璃料加入此双坩埚的外侧坩埚中， 边熔炼边拉丝。要是在芯料中引入Ta+而在包层料中引入Na+，则能使光纤中心部分的折射率高于周边部分。若想制成折射率呈平方分布的不均匀光纤，可在拉丝过程中通过热扩散进行Ta+与Na+的离子交换，而使折射率呈徐缓的梯度分布，并控制拉丝后的温度下降。双坩埚法中，不需像制备石英玻璃光纤那样有一道制造光纤预制棒的预备性工序，可以按1~3m/s的高速拉丝，一次即拉成光纤，因而产量大，成本经济，但是光纤的损耗较大，最低值约5dB/km。 * 世界上第一根损耗小于20dB/km光纤是由康宁公司按照外部汽相氧化法获得 * 1977年日本开发。不容易形成中心的折射率凹陷和空眼。目前仍然是日本人掌握着这个方法的核心技术。 VAD法是由日本在1977年发展的一种最早以连续工艺制造预制棒的方法。其工作原理与OCVD法基本相同，但沉积方向由横向改为轴向。这样，可使沉积工艺，脱水烧结工艺连续进行，理论上可制得极长的预制棒，而且，该法制备的多模光纤不会形成中心部位折射率凹陷或空眼，因此 其光纤制品的带宽比MCVD法高一些，其单模光纤损耗目前达到0.22-0.4dB／km。光纤的折射率分布决定于原料气体的空间径向分布，故各种工艺参数要 十分稳定，控制难度较大。此工艺开发初期由于采用火焰加水分解，容易残留有OH基，制成的光纤比起MCVD法制成的光纤有较大损耗。但经过改良， 发展了在多孔质状态下进行脱水处理的技术，已经获得比MCVD法更优良的 低损耗特性。 目前，日本仍然掌握着VAD法的最先进的核心技术，所制得的光纤预 制棒OH基含量非常低，在1385nm附近的损耗小于0.46dB／km。 * * PCVD法是由菲利普研究实验室提出的，于1978年应用于批量生产。它与 MCVD法的工作原理基本相同，只是不用氢氧焰进行管外加热，而是改用微波 腔体产生的等离子体进行加热。PCVD法工艺的沉积温度低于MCVD法工艺的沉积温度，因此反应管不易变形。由于气体电离不受反应管热容量的限制，所以微波加热腔体可以沿着反应管轴向作快速来回移动，目前的移动速度在8m／min， 可以在管内沉积数千个薄包层，从而使每层的沉积厚度减小，因此使光纤折射率分布的控制更为精确，可以获得更大的带宽。而且，PCVD法的沉积效率高，沉积速度快，有利于消除包层沉积过程中的微观不均匀性，从而大大降低光纤中散射造成的本征损耗，适合于制备具有复杂折射率剖面的光纤，可以批量生产，有利于降低成本。 目前，荷兰的等离子光纤公司占据世界领先水平。 * 光纤成缆的最主要目的是增强机械性能、防止潮湿、保护光纤链路。 * 螺旋形和