[工学]第二讲 光纤理论01.pptVIP

折射率分布图 光子晶体光纤 光子晶体光纤又被称为微结构光纤，近年来引起广泛关注，它的横截面上有较复杂的折射率分布，通常含有不同排列形式的气孔，这些气孔的尺度与光波波长大致在同一量级且贯穿器件的整个长度，光波可以被限制在光纤芯区传播。 光子晶体光纤有很多奇特的性质。例如，可以在很宽的带宽范围内只支持一个模式传输；包层区气孔的排列方式能够极大地影响模式性质；排列不对称的气孔也可以产生很大的双折射效应，为设计高性能的偏振器件提供了可能。 拉丝原理 拉丝长度l 预制棒体积 Vpreform=?D2L/4, D: mm, L: mm 光纤体积 Vfiber= ?d2l/4, d=125 μm Vpreform = Vfiber ? l = 6.4 ? 10-5D2L (km) 保持芯/包层结构不变！ 拉丝工艺简介　　光纤拉丝工艺包括以下几个方面：一． 拉丝　　将处理好的预制棒送入拉丝炉中，在高温下，将预制棒的一端熔化以形成石英玻璃丝，再以一定的张力及速度对其进行牵引，以保持光纤直径稳定的在125±１μm的范围内二． 涂覆　　在光纤冷却后，对光纤表面涂高分子材料和UV固化，以保护光纤表面。并精确控制外径在245±5μm，形成标准的商用光纤。 送料控制 加热炉 冷却装置 涂覆以及固化装置 收纤设备 测径仪 拉丝时，使预制棒在高温下熔融，在重力的作用下往下垂，并形成细丝，经测径仪检测达到标准后，就可以穿过涂覆杯的模子，这样光纤表面就涂上了保护层。再经过紫外固化炉的固化，涂层就紧密结合在光纤表面上了。涂覆后的光纤由牵引轮牵引收到线盘上。正确地控制拉丝温度、送棒速度、收丝速度是至关重要的。 为了防止石墨在高温下氧化，充入氩气等惰性气体加以保护； 送棒机构与牵引辊的速度要密切配合，以保持光纤外径的均匀性； 激光测径，紫外固化； 外径的波动控制在?1.0μm之内； 拉丝的速度可以调整。 2m/min~100m/min 600m/min~1000m/min 使用MCVD方法制作预制棒，沉积用石英基管的外径为18mm, 内径为15mm，假设每层沉积厚度相同为15μm，沉积 10 层阻挡层，1层芯层，然后缩棒。 得到的预制棒，芯子直径？阻挡层直径？整个包层外径？ 如果想要拉制成芯径 8 μm 的普通单模光纤，应采用什么措施？ 如果套外径25mm的外套管，应当选用多大的内径？ 如果该预制棒长50cm能够拉多少公里的光纤？ 在沉积过程中，可以认为石英基管外径不变，沉积使得厚度增加内径减小； 沉积以及缩棒时预制棒长度不变； 套棒以及拉丝时候总体积不变。 光缆 1 技术要求 3 分类 2 结构 光缆 技术要求 保护光纤免受外力作用（切断、微弯、侧应力等） 便于施工、维护、接续 要有一定的余长，光纤尽量靠近光缆中心 保护材料的热膨胀系数与光纤尽量接近，避免应力和微弯 尺寸小，重量轻 防水，防潮，抗腐蚀，防虫叮鼠咬 光缆结构 光缆结构 护层 缆芯 加强元件 缆芯 作用：妥善安置光纤的位置，使光纤在各种外力影响下仍能保持优良的传输性能 缆芯的套塑方法 紧套：无活动空间，易受外力影响；外径小，性能稳定； 松套：外径较大，须填充油膏来提高纵向密封性；温度性能好，易于缓冲外力，是发展方向，地下光缆80%采用松套方法。 *光缆中必须有防潮层，并填充油膏！ 加强元件 分类：1，中心加强 2，外层加强 要求 高杨氏模量，高弹性范围，高比强度(强度/重量)， 低线膨胀系数，抗腐蚀性，柔软性。 材料 钢丝，钢绞线，钢管 强电磁干扰区域、雷区——高强度非金属材料，芳纶纤维 护层 （由护套构成的多层组合体） 作用: 保持光缆在各种敷设条件下都能为缆芯提供足够机械强度 不同敷设方式不同要求： 管道：较强的抗拉、抗侧压、抗弯曲能力; 直埋：铠装抗侧压，同时考虑地面的振动与虫咬; 架空：环境的影响，防弹层; 水底：更高的抗拉、抗水压、防水能力. 护层结构 填充层：PVC填充物，固定各单元位置； 内护层：缆芯外一层聚脂薄膜，扎紧缆芯，隔热，缓冲； 防水层：密封的铝管，防水进入，特别是水下光缆； 缓冲层：尼龙带轴向螺旋式绕包缆芯，保护缆芯免受径向压力； 铠装层：光缆外的金属护套，免受强大的侧向压力； 外护套：PVC，聚乙烯等挤铸在光缆外，保护光缆。 光缆分类 缆芯结构 层绞式 按一定节距进行绞合，光纤没有活动余地，经受侧向压力能力弱，通常用松套光纤。 骨架式 优良的机械性能和抗冲击性能，微弯损耗小，工艺复杂。 带状 空间利用率高，可快速接续，工艺要求高。 束管式 抗弯，抗压，纵向密封性好，工艺比较简单。 ( 根据缆芯结构不同 ) 四种光缆结构 层绞式 骨架式 带状 束管式 光缆的制造过程 一般分以下几个过程： 1. 光