光纤通信概论第二章2.pptVIP

* * * 预制棒制备方法——MCVD工艺 关键步骤（二） 烧结：沉积过程结束后，获得一个中心带小孔的石英棒，通过加大火焰降低火焰移动速度进行烧结，可以使棒缩为实心。 预制棒制备方法——MCVD工艺 MCVD法预制棒生产设备照片 PCVD: Plasma Chemical Vapor Deposition PCVD （ 1976年，荷兰Philips ） 使用微波在石英管内产生高温等离子，使得原料发生反应。 由于气体电离不受石英管热容量限制，微波加热腔可以沿石英管做高速往复运动，PCVD 法效率高，速度快，每层厚度薄 预制棒制备方法——PCVD工艺 OVD 工艺（1970年，美国Corning） 用火焰水解法沉积芯层和内包层，制成疏松体附着于靶棒上 与MCVD顺序相反，先沉积芯层再沉积包层。速度快，效率高，可做大棒！化学反应不同！ OVD-Outside Vapor Deposition 预制棒制备方法——OVD工艺 烧结 水解反应 预制棒制备方法——OVD工艺 此时的SiO2是水解产物呈烟雾状，沉积在靶面上 火焰水解反应：四氯化硅，四氯化锗等原料由喷灯喷出，在经过火焰时，产生火焰水解反应，形成玻璃微颗粒而沉积在衬棒上 芯棒沉积结束后，要把使用的靶棒（氧化铝棒）从疏松体中抽出 疏松棒材的脱水烧结 VAD: Vapor Axial Deposition 预制棒制备方法——VAD工艺 VAD（1977日本NTT） 和OVD工艺相似，使用火焰水解沉积疏松体，然后烧结 不同点在于：没有靶棒、沉积方向为沿轴向沉积。 预制棒制备工艺比较 MCVD： 设备相对简单，成本低，光纤特性较好 预制棒尺寸受限，速度慢，沉积效率低 PCVD： 沉积效率高，速度快，适于制作多模光纤 尺寸受限 OVD： 速度快，几何精度高，可做大棒，适合大规模生产 氢氧根含量低—占有最高市场份额！ VAD: 速度快，沉积效率高，可做长棒 适于制作无水峰光纤 工艺程序多，影响成品率 零色散点 管内工艺 管外工艺 光纤结构设计 各种不同的结构、特性参数和折射率分布的光纤，可分别用于不同的场合。 纤芯和包层都用石英作为基本材料，折射率差通过在纤芯和包层进行不同的掺杂来实现。 纤芯掺入Ge和P ?折射率? 包层掺入B和F ?折射率? 光纤拉丝工艺 利用熔融玻璃特性，高温软化后可将预制棒拉制成玻璃纤维丝，在折射率分布上是预制棒的小型复制品！ 拉丝原理：质量守恒—体积守恒！ 设拉丝长度l(mm)，直径为d(um)，预制棒长度L(mm)，直径为D(um) 预制棒体积 Vpreform=?D2L/4 光纤体积 Vfiber= ?d2l/4, d=125 um Vpreform = Vfiber ? l=6.4?10-5D2L(km) 拉丝工艺 拉丝工艺 预制棒 炉子 外径监控 涂敷 牵引辊 光纤 拉丝塔 （Drawing Tower） 光波所的拉丝塔 拉丝的关键技术 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必须相应，以保持光纤外径的均匀性 激光测径，外径的波动控制在0.5微米之内 涂覆材料的紫外固化 拉丝的速度可以调整，600m/min~1000m/min 光缆 ——需要将光纤制成光缆，以构成实用线路 光缆的技术要求 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 应用中的光纤怕什么？ 弯折，扭曲，侧向压力 水分…… 光缆结构 光缆的基本结构 缆芯 加强元件 护层 *光缆中必须有防潮层，并填充油膏！ 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 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 光缆结构 加强元件 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 深海结构光缆 护层 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