光纤通信系统 第一章 概述.ppt

光纤通信 Fiber-Optic  Communication Technology 2010/2011学年第一学期 王烨 参考书目 光纤通信工程(修订版)，赵梓森著， 人民邮电出版社 光纤通信（第三版）, [美]Gerd Keiser著，李玉权、崔敏、蒲涛等译，电子工业出版社，2002年7月；高等教育出版社(影印版) ，2002年9月 Fiber-Optic Communication Systems(3rd Edition), GOVIND P. AGRAWAL,清华大学出版社(影印版), 2004年7月 第一章 概述 ？什么是光纤通信 自由空间光通信(无线光通信) 光纤简介 光纤通信的发展概况 光纤通信的主要特点 光纤通信系统的基本组成（重点） 光纤通信要解决的基本问题 一、光纤简介 光纤结构 光纤材料 玻璃光纤 塑料光纤 专用光纤（氟化物光纤，光敏光纤等） 光纤的制造 目前通信用光纤主要是以石英玻璃 （SiO2）为主的石英光纤。 制造光纤流程： 1.光纤预制棒的制造 预制棒（preform）:拉制光纤的原始棒 体材料,具有与光纤相似结构和折射率分 布。 预制棒制造的关键： （1）如何制作出光纤材料 （2）如何控制光纤纤芯、包层的折射率 制作石英光纤材料的反应 以SiCl4、GeCl4、CF2Cl2等物质为原材料高温(1400-1600oC)下与氧气反应： SiCl4+O2?SiO2+2Cl2 ? GeCl4+O2?GeO2+2Cl2 ? 2CF2Cl2+4SiCl4+2O2?SiF4+2Cl2?+2CO2 ? 光纤折射率的控制 通过掺杂实现光纤折射率增加或减小 （纤芯掺杂折射率稍高的Ge、P等元素；包层掺杂折射率稍低的F、B元素等） 通过载运气体（氧气、氩气）流速控制掺杂量的多少，从而控制折射率变化的大小 SiO2折射率随掺杂浓度的变化 光纤的组成 如： GeO2-SiO2纤芯 SiO2包层 P2O5-SiO2纤芯 SiO2包层 SiO2纤芯 B2O3-SiO2包层 GeO2-B2O3-SiO2纤芯 B2O3-SiO2包层 光纤预制棒的制造工艺（1） 管内化学气相沉积法 改进的化学气相沉积法(MCVD) Modified chemical-vapor deposition 等离子体激活化学气相沉积法(PCVD) Plasma-activated chemical-vapor deposition 光纤预制棒的制造工艺（2） 管外化学气相沉积法 气相轴向沉积法(VAD) Vapor-axial deposition (VAD) 棒外气相沉积法 Outside vapor-phase oxidation (OVPO) Outside vapor-phase deposition (OVD) MCVD工艺流程 MCVD法制备光纤预制棒的工艺流程示意图 VAD VAD法制备光纤预制棒的工艺流程示意图 PCVD MACHINE PCVD MACHINE 2. 光纤的拉制工艺 拉丝塔 3. 光纤的涂覆和套塑 从预制棒拉出的光纤还不能直接使用，是脆性断裂材料，达不到实际使用的强度要求，抗拉和抗弯能力都较差。 由于制造工艺的不完善，光纤强度将进一步下降。 为保护光纤表面，提高抗拉强度和抗弯曲强度，还要对光纤进行涂覆和套塑处理。 制造中造成强度下降的原因 （1）预制棒在制造中可能存在杂质和气泡，会转移到光纤中。由于杂质的膨胀系数与周围玻璃不同，可能导致裂纹，造成强度的下降；气泡对强度的影响将更大。 （2）拉丝过程中，拉丝炉的温度稳定性、周围环境中的粉尘及拉丝卷绕等有可能使光纤表面出现划痕、裂纹等机械损伤，影响光纤的强度。环境中的水分等有害物质将对光纤造成腐蚀，使光纤表面的裂纹扩展，降低光纤强度。 涂覆和套塑流程 光纤预制棒生产企业有五家：长飞、法尔胜光子、烽火通信、杭州富通和特恩弛，5家企业的生产能力是2000万公里／年。 光纤拉丝生产企业有19家：长飞、上海光纤、南京华新藤仓、深圳特发、成都中住、杭州富通、法尔胜光子、西古、烽火通信、天大天财、特恩弛、亨通阿尔法、中天科技、华伦光纤、富春江、上海华源、山东太平洋、海南韩国三星、海南睿丰，这19家企业的生产能力是3500万公里／年。 光纤类型 4．按套塑结构分类： 紧套光纤和松套光纤