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上海弘鹰光纤器件有限公司产品 深圳恒尔科技有限公司Commscope SYSTIMAX光纤产品 深圳恒尔科技有限公司长飞光缆 第十一章 光纤材料 11.1 概述 一．光导纤维的发展过程: 1930年: 德国进行了光在玻璃纤维中传播的第一个实验; 1970年: 美国康宁玻璃公司采用高纯二氧化硅拉制出世界上第一根低损耗光纤; 1976年: 美国西屋电气公司成功进行了世界上第一个44.736Mbits/s传输110km的光纤维通讯系统的现场试验； 　1981年: 大规模产业化 二．四个重要的阶段: 短波长(0.85?m)多模光纤阶段(75-76年): 45Mbits/s; 长波长(1.3?m)多模光纤阶段(82年): 传输速率和距离大幅度提高; 长波长(1.3?m)单模光纤阶段(80年代后半期): 600Mbits/s，无中断线距离达30km; 　全光传输通讯系统(1.55?m)(90年代): 10~40Gbits/s; 三．我国发展情况: 90年代开始研究光纤通讯技术 1977年：武汉邮电科学院研制出中国第一根阶跃进折射率式多模光纤; 1979年: 第一个采用短波长多模光纤进行的8.0Mbits/s、5.7km的室内通讯试验系统; 1987年:第一个国产长途通讯系统建成，全长250km，由武汉到荆州，34Mbits/s 1988年：国内光纤通讯系统的应用由多模光纤向单模光纤过渡 1991年：第一条国产化140Mbits/s的单模光纤光缆线路，150km，跨越长江(合肥到芜湖) 1999年:　覆盖全国的8横8纵光缆线路贯通． 11.2 导波光学原理 一．光纤中光线的传播 从端面入射的光线分为:子午线(过光轴平面),斜光线 光纤的基本构成: 1.子午线 由上可以导出: 所有与光纤轴的夹角小于临界角的光线碰到纤芯与包层的界面时,都将发生全内反射,因而光可从光纤的一端传到另一端(传输模); 那些与光纤轴的夹角大于临界角的光线碰到纤芯与包层的界面时,都将产生折射,即有部分光进入包层,很快衰减完(泄模) 当纤芯直径仅几倍于光波波长时,光纤中只有接近平行于轴的光线传播,称为单模传播 若纤芯直径为波长的几十倍时可传播多种光线,称为多模传播 多模光纤中不同角度光线到达接收端的时延不同,将产生脉冲展宽,此即色散. 2.斜射光线 不在一个平面内 限制在两个共轴圆柱面(散焦面)之间,其中一个为纤芯与包层的边界面(外散焦面),内散焦面位置由?1和?1决定. ?1=90?时,两散焦面重合 斜射光线满足全反射条件时的最大入射角为: 二.光纤的特性参数 1.相对折射率差(表聚光能力): 2.数值孔径(接收入射光能力) 阶跃光纤中的子午线: 阶跃光纤中的斜射线: 渐变光纤 3.归一化频率(接收多种入射光能力) 弱波导条件下: 4.截止波长: 三．光纤通讯系统的组成 光发送机与光源: 将电信号加在电光材料上,使该材料的光学性质(n)按电信号的规律变化,再使光源(激光器或发光二极管)发出的光通过加上电信号的电光材料,使光携带上信号(光信号) 检测器和光接收机: 光电二极管将光信号还原成电信号,并经放大、整形和再生恢复处理，成为电信号输出。 四. 光纤通讯的特点 优点： 频带宽，容量大； 损耗小； 抗干扰能力强，质量高，必威体育官网网址性好； 成本低廉； 化学性质稳定。 缺点： 弯曲半径不宜过小； 切断与连接操作要求高； 分路和耦合要求高。 11.3 光纤的种类 一.分类 1.石英玻璃光纤 组成: SiO2+Ge(提高折射率) +B(降低折射率)(+CF2CCl2F2有同效) +P(POCl3)(降低熔点) 应用:主要用于通讯，也用于传感器 基本构造: 纤芯/包层/碳涂覆层(高分子涂覆层) 损耗特性: a. 吸收损耗:来源于本征吸收损耗,杂质吸收损耗和原子缺陷损耗(受热或光辐射激励引起的吸收)等 b. 散射损耗: 瑞利散射:密度不均匀和折射率不均匀引起的对光散射造成的光功率的损失,与光波波长的四次方成反比(目前光通讯向长波长发展的原因) 波导散射:波导结构不规则导致模式间耦合,或耦合成高阶模进入包层,或耦合成辐射模辐射出光纤,从而造成损耗 非线性损耗:功率较大时,因诱发喇曼散射和受激布里渊散射所致 c. 弯曲损耗和涂覆层损耗 光纤的损耗谱: 三个窗口: 0.85?m 1.3 ?m 1.55 ?