第四章信息材料及器件.ppt

* 玻璃网络形成体-能单独生成玻璃，在玻璃中能形成各自特有的网络体系； 玻璃网络修饰体-不能单独生成玻璃，不参加网络，一般处于网络之外。会提供游离氧； 玻璃网络中间体-一般不能单独生成玻璃，其作用介于网络生成体和网络修饰体之间。 * * * * * * * * * * * * * * * 单模与多模的概念是按传播模式将光纤分类──多模光纤与单模光纤传播模式概念。我们知道，光是一种频率极高（3×1014Hz）的电磁波，当它在光纤中传播时，根据波动光学、电磁场以及麦克斯韦式方程组求解等理论发现：当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播，如TMmn模、TEmn模、HEmn模等等（其中m、n=0、1、2、3、……）。其中HE11模被称为基模，其余的皆称为高次模。1）多模光纤当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波波长时（约1μm），光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。不同的传播模式具有不同的传播速度与相位，导致长距离的传输之后会产生时延、光脉冲变宽。这种现象叫做光纤的模式色散（又叫模间色散）。模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了其传输容量，因此多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。多模光纤的折射率分布大都为抛物线分布即渐变折射率分布。其纤芯直径约在50μm左右。2）单模光纤当光纤的几何尺寸（主要是芯径）可以与光波长相近时，如芯径d1 在5～10μm范围，光纤只允许一种模式（基模HE11）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。由于它只有一种模式传播，避免了模式色散的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信。因此，要实现单模传输，必须使光纤的诸参量满足一定的条件，通过公式计算得出，对于NA=0.12 的光纤要在λ=1.3μm以上实现单模传输时，光纤纤芯的半径应≤4.2μm，即其纤芯直径d1≤8.4μm。由于单模光纤的纤芯直径非常细小，所以对其制造工艺提出了更苛刻的要求。 * 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度α的正弦值就称为光纤的数值孔径（NA = sinα），多模光纤NA的范围一般在0.18－0.23之间，所以一般有sinα = α，即光纤数值孔径NA = α。有时，为了便于表达式简便，数值孔径也有如下表达式：NA = nsinα，n为介质折射率。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。 * 数值孔径：入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。数值孔径大小与纤芯折射率，及纤芯-包层相对折射率差有关。 相干光源：指振动频率相同，振动方向相同，相位相同或相位差恒定的光源。 * 多模光纤一般用LED光源，传输距离较短，所以短距离传输选择多模光纤，因为LED光源比激光光源便宜得多。当距离大于5英里时，单模光纤最佳。 * * * 数值孔径：入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度α的正弦值就称为光纤的数值孔径（NA = sinα），多模光纤NA的范围一般在0.18－0.23之间。 * * * * * * * 等离子： 等离子体是一团正离子、电子、自由基及中性气体原子所组成会发光的气体团，如日光灯、霓虹灯发亮的状态，就是属于等离子体发亮的状态。 等离子体的产生主要是靠电子去撞击中性气体原子，使中性气体原子解离而产生等离子体。要外加能量给电子，最简单的方法就是用平行电极板加一直流电压，电子在电极中，会被带正电之电极所吸引而加速，在加速的过程中，电子就可以累积能量，当电子的能量达到某一程度时，就有能力来解离中性气体原子。 * * * 在1600度沉积，2000度熔缩。 * * SiCl4+O2=SiO2+Cl2 GeCl4+O2=SiO2+Cl2 * * PMMA—聚甲基丙烯酸甲酯 * 晶体光纤材料主要有AgC1、AgBr、KBr、CsBr以及KRS-5等，目前AgC1单晶光纤的最低损耗在10.6μm波长处为0.1dB/km。 * * * * * * * 1989年，日本NTT公司研制成功的2.5μm氟化物玻璃光纤损耗只有0.01dB/km，目前ZrF4玻璃光纤在2.3μm处的损耗达到外0.7dB/km，这离氟化物玻璃光纤的理论最低损耗1×10(的负三次方)dB/km相距很远，仍然有相当大的潜力可挖。 * * 光记录介质中发生的相变也是激光热效应导致的玻璃态与晶态之间的可逆相变。 这种相变与光信息的写入、读出及擦除的对应关系如下: （1） 光信息的写入,对应介质从晶态转变成玻璃态; （2）信息的读出对