光纤通信基础光纤制造技术1.基本技术及原理2.内部气相沉积法3.外部气相沉积法4.拉丝工艺2024/4/21
2024/4/21 7 光纤通信基础 光纤制造技术 1.基本技术及原理 2.内部气相沉积法 3.外部气相沉积法 4.拉丝工艺
光纤通信基础光纤制造技术石英光纤的生产工艺包含制作光纤预制棒和拉丝两个步骤。1.第一步首先制作出与所要得到的光纤在几何结构和折射率分布结构上完全相同但尺寸大数百倍的光纤预制棒。预制棒典型尺寸为：直径1～2cm，长度～m。2.第二步将预制棒在高温下软化并拉制成所需尺寸的光纤，为了增加石英光纤的抗拉和抗弯折特性及耐久性，在拉丝的同时需要对光纤用树脂材料进行涂覆。最终所获得的光纤直径可以通过调节拉丝参数进行精确控制，但光纤的折射率分布结构完全由预制棒的折射率分布决定。因此制作光纤预制棒是光纤制造中较为重要和关键的工艺过程。2024/4/21+
2024/4/21 8 石英光纤的生产工艺包含制作光纤预制棒和拉丝两个步骤。 1. 第一步首先制作出与所要得到的光纤在几何结构和折射率分布结构上完 全相同但尺寸大数百倍的光纤预制棒。 预制棒典型尺寸为：直径1～2cm，长度～m。 2. 第二步将预制棒在高温下软化并拉制成所需尺寸的光纤，为了增加石英 光纤的抗拉和抗弯折特性及耐久性，在拉丝的同时需要对光纤用树脂材料进行 涂覆。 最终所获得的光纤直径可以通过调节拉丝参数进行精确控制，但光纤的折 射率分布结构完全由预制棒的折射率分布决定。因此制作光纤预制棒是光纤制 造中较为重要和关键的工艺过程。 光纤通信基础 光纤制造技术
光纤通信基础光纤制造技术光纤预制棒的折射率分布是通过控制在纯石英（Si02）中各种微量掺杂材料的种类和剂量而实现的。常用的掺杂材料有锗（Ge02）、硼（B203）、磷（P205）、氟（F）和铝（A1203）等。实验表明，在石英中掺入Ge、P和A1可提高材料的折射率，掺入B和F则使其折射率降低，且在微量掺杂情况下，材料的折射率与掺杂浓度呈线性关系。n,L(2.8.1Dt =t , -ti2024/4/21
2024/4/21 9 光纤预制棒的折射率分布是通过控制在纯石英（SiO2）中各种 微量掺杂材料的种类和剂量而实现的。 常用的掺杂材料有锗（GeO2）、硼（B2O3）、磷（P2O5）、 氟（F）和铝（Al2O3）等。 实验表明，在石英中掺入Ge、P和Al可提高材料的折射率，掺入 B和F则使其折射率降低，且在微量掺杂情况下，材料的折射率与掺 杂浓度呈线性关系。 光纤通信基础 光纤制造技术 （2.8.1 ）
光纤通信基础光纤制造技术Ge021.46P20s1.45幸射B20;1.44I1.43F-1111.420268410121416掺杂浓度/mol%图2.8.11.55um处各种掺杂石英玻璃的折射率随掺杂浓度的变化2024/4/2110
2024/4/21 10 光纤通信基础 光纤制造技术 图2.8.1 1.55um处各种掺杂石英玻璃的折射率随掺杂浓度的变化
光纤通信基础光纤制造技术光纤预制棒的制作方法化学气象沉淀法（chemical vapor deposition，CVD），以高纯卤化物为原料，经高温氧化获得所需组分的石英玻璃沉淀物。要求制作光纤的原材料和各种载运气体的纯度要求达ppb量级，即其中所含的过渡重金属、氢氧根等杂质浓度仅约为十亿分之一（10-9）。优势充分消除和降低材料中的重金属离子和OH-等各种杂质吸收损耗。注意：除光纤基质材料本身的本征吸收损耗外光纤损耗的大小直接取决于光纤的材料的纯度。2024/4/2111
2024/4/21 11 光纤通信基础 光纤制造技术 光纤预制棒的制作 要 求 优 势 方 法 注意：除光纤基质材料本身的本征吸收损耗外， 光纤损耗的大小直接取决于光纤的材料的纯度。 化学气象沉淀法（chemical vapor deposition ,CVD），以高纯卤 化物为原料，经高温氧化获得所需组分的石英玻璃沉淀物。 制作光纤的原材料和各种载运气体的纯度要求达ppb量级，即其中 所含的过渡重金属、氢氧根等杂质浓度仅约为十亿分之一（10-9）。 充分消除和降低材料中的重金属离子和OH-等各种杂质吸收损耗