突变折射率.PPT

光纤实际上是一种高度透明的玻璃丝，由二氧化硅玻璃经复杂的工艺拉制而成，其全称是光导纤维。 从电磁波传播的角度来看，光纤实际上是一个圆柱形波导，其横截面基本由三部分组成，即折射率较高的芯区、折射率较低的包层和表面涂覆层。 纤芯：纤芯提供传输光信号的通道，其成分是高纯度的二氧化硅，有时还掺有极少量的掺杂物（如GeO2、P2O5）以提高纤芯的折射率。未掺杂的纯石英光纤可以获得尽可能低的光纤损耗。 包层：为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。其材料也是含有极少量掺杂物（如B2O3、F）的高纯度二氧化硅。掺杂物的作用是适当降低包层的折射率，使之略低于纤芯的折射率，以满足光传输的全内反射条件。 涂覆层：保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的柔韧性。 （一）按制作光纤的材料分类有： 1.石英光纤： SiO2 2.氟化物光纤（Fluoride Fiber） ： 这种光纤原料又简称 ZBLAN（即将氟化 锆 （ZrF4）、氟化钡（BaF2）、氟化镧（LaF3）、氟化铝 （AlF2）、氟化钠（NaF）等氟化物玻璃原料简化成的缩语）。主要工作在2～ 10μm 波长的光传输业务。 由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性，正在进行着用于长距离通信光纤的可 行性开发，例如：其理论上的最低损耗，在3μm波长时可达10-2～10-3dB／km，而 石英光纤在1.55μm时却在0.15～0.16dB/km之间。 目前，ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗，只能用在2.4～2.7μm的温敏器和热图像传输，尚未广泛实用。 3.多组分玻璃光纤： SiO2 ，碱金属氧化物、硼铝等氧化物 熔融温度比石英玻璃低，抗拉强度低 4.塑料光纤： 高度透明的聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）制成； 制造成本低廉，相对来说芯径较大，与光源的耦合效率高， 短距离计算机网链路、船舶内通信等 （二）按光在光纤中的传输模式分 光在光纤中传播与电磁波在真空中的传播相类似，可能会出现几十种甚至几百种传播模式。 1. 多模光纤 (Multi Mode Fiber)： 当光纤的纤芯直径远大于光波波长时，光在光纤中传播会存在多种传播模式。 但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。 2. 单模光纤(Single Mode Fiber)： 纤芯直径非常小时，则光纤只允许一种模式在其中传播，其余的高次模式全部被截止。 (芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。 （三）按折射率分布情况分 1.阶跃型光纤： 光纤的纤芯折射率高于包层折射率，使得输入的光能在纤芯一包层交界面上不断产生全反射而前进。这种光纤纤芯的折射率是均匀的，包层的折射率稍低一些。光纤纤芯到玻璃包层的折射率是突变的，只有一个台阶，所以称为阶跃型折射率多模光纤，简称阶跃光纤，也称突变光纤。 为了解决阶跃光纤存在的弊端，人们又研制、开发了渐变折射率多模光纤，简称渐变光纤。 光纤中心到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高次模的光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。 通常用字母A来表示多模光纤，用字母B来表示单模光纤，再以数字和小写字母表示不同种类的光纤。 ?（四）按光纤的工作波长分： 1.?短波长光纤 是指0.8～0.9μm的光纤； 2. 长波长光纤 是指1.0～1.8μm的光纤； 3. 超长波长光纤 则是指2μm以上的光纤。 （一）光纤原材料 选择原则 材料分类 光纤原材料 （一）光纤原材料 2. 材料分类 3. 光纤原材料 （二）光纤制造工艺 1. 工艺方法分类 2. 气相沉积工艺 （1）工艺流程 （2）芯棒技术 （3）外包层工艺 3. 非气相技术 4. 光纤拉丝 （二）光纤制造工艺 1. 工艺方法分类 （二）光纤制造工艺 2. 工艺流程 （三）光缆制造工艺 1. 光纤着色 2. 光纤套塑 3. 缆芯绞合 4. 缆芯填充 5. 护套 6. 外护层 二、开始实用化与产业化（1983－1987） 1983年武汉市话中继光缆系统（13.5km、0.85μm、多模3.5dB/km、8Mb/s）正式投入电话网使用，标志着中国光纤通信走向实用化阶段，1985年该系统扩容到34Mb/s。邮电部又在广州、石家庄、哈尔滨建成市话中继光缆工程，华南、华中、华北、