綜合布線基礎(chǔ)知識(shí)講義四八

第十二章：光纖結(jié)構(gòu)、波導(dǎo)原理和制造

回顧光的特性、基本的光學(xué)定律和定義介紹光纖結(jié)構(gòu)、分類、特性和射線光學(xué)解釋圓波導(dǎo)模式及其理論簡(jiǎn)介*單模光纖的特性、材料以及制造工藝光纖的幾種成纜方式主要內(nèi)容12.1光的基本特性-17世紀(jì)意大利格里馬蒂和英國(guó)胡克觀測(cè)到光的衍射現(xiàn)象-1690年海牙物理學(xué)家惠更斯提出光的波動(dòng)性學(xué)說-1801年托馬斯·楊雙縫干涉實(shí)驗(yàn)-1817年菲涅爾解釋并重新演示了光的衍射-1865年麥克斯韋發(fā)表電磁場(chǎng)理論并預(yù)言光是一種電磁波-1888年赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋的預(yù)言光的波動(dòng)性光兩種典型的傳播方式定義：具有相同相位的點(diǎn)的集合稱為光的等相面或者波前性質(zhì)：光的傳播方向垂直于波前點(diǎn)光源球面波前平面波前光線假設(shè)光在各向同性的均勻介質(zhì)中傳播平面波光波是一個(gè)橫波，其傳播方向垂直于電場(chǎng)(E)和磁場(chǎng)(H)的振動(dòng)方向(1821年，菲涅爾)給定一個(gè)空間直角坐標(biāo)系O-xyz，假設(shè)一列平面波始終沿z方向傳播，那么這列波可測(cè)量的電場(chǎng)可以表示為：其中：e為電場(chǎng)振動(dòng)方向

w為光的角頻率

k=2p/l為傳播常數(shù)，表征相位變化的快慢E(z,t)=eEcos(t-kz)Oyxzee偏振態(tài)根據(jù)光的電場(chǎng)矢量在xy平面上的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以將光分為：線偏振光橢圓偏振光圓偏振光Oyxzee電場(chǎng)矢量在xy平面上的運(yùn)動(dòng)軌跡為一條直線的光稱為線偏振光，它可以表示為兩個(gè)相互正交的線偏振光：E(z,t)=Ex(z,t)+Ey(z,t)Ex(z,t)=exE0xcos(t-kz)Ey(z,t)=eyE0ycos(t-kz+)這兩個(gè)垂直分量之間的相位差滿足d=2mp,其中m=0,±1,±2,…線偏振光qE0yE0x橢圓偏振光(d

≠2mp,m=0,±1,±2,…)橢圓偏振光圓偏振光特別地，當(dāng)兩個(gè)相互正交的分量E0x=E0y=E0，且二者之間的相位差d=±p/2+2mp時(shí)，橢圓偏振光變成圓偏振光：迎著光傳播的方向觀察，根據(jù)d取p/2和-p/2，圓偏振光分為右旋圓偏振光和左旋圓偏振光光的粒子性：光電效應(yīng)(1887年赫茲發(fā)現(xiàn)，1905年愛因斯坦成功解釋)1.光能量的發(fā)射與吸收總是以光量子的離散形式進(jìn)行的2.光子的能量?jī)H與光子的頻率有關(guān)一個(gè)頻率為n的光子能量為

E=hn

其中h=6.6310-34J·s為普朗克常數(shù)光的量子特性在光的照射下，金屬是否發(fā)射電子，僅與光的頻率相關(guān)，而與光的亮度和照射時(shí)間無(wú)關(guān)。不同的金屬材料要求不同的光照頻率。光速c=3108m/s波長(zhǎng)：=c/v當(dāng)光在媒介中傳傳播時(shí)，速度cm=c/n常見物質(zhì)的折射射率：空氣1.00027；水1.33；玻璃(SiO2)1.47；鉆石2.42；硅3.5折射率大的媒介介稱為光密媒介介，反之稱為光光疏媒介光在不同的介質(zhì)質(zhì)中傳輸速度不不同12.2基本的光學(xué)定律律和定義光的反射定律[兩種不同媒介的的界面]反射光線位于入入射光線和法線線所決定的平面面內(nèi)，反射光線線和入射光線處于法法線的兩側(cè)，且且反射角等于入入射角：qin=qr折射光線位于入入射光線和法線線所決定的平面面內(nèi)，折射光線線和入射光線位位于法線的兩側(cè)側(cè)，且滿足：n1sin1=n2sin2光的折射定律(Snell定律)空氣玻璃光從光密媒質(zhì)折折射到光疏媒質(zhì)質(zhì)折射角大于入射角n1sinfc=n2sin90°[fc=sin-1(n2/n1),n1>n2]光的全反射玻璃的折射率為為1.50，空氣的折射率率為1.00，如果一束光從從玻璃入射到玻玻璃-空氣界面，那么么，當(dāng)入射角大大于42度時(shí)，入射光將將發(fā)生全反射。。fc光密媒質(zhì)光疏媒質(zhì)q1<p/2-fc全反射中，光電電場(chǎng)的垂直分量量的相移(dN)和平行分量的相相移(dp)全反射光的相移移空氣與玻璃界面面n=n1/n2fcq1<p/2-fcfc48偏振態(tài)按光平面面分解垂直分量水平分量fc=42度回顧光的特性、、基本的光學(xué)定定律和定義介紹光纖結(jié)構(gòu)、、分類、特性和和射線光學(xué)解釋釋圓波導(dǎo)模式及其其理論簡(jiǎn)介*單模光纖的特性性、材料以及制制造工藝光纖的幾種成纜纜方式主要內(nèi)容包層纖芯涂覆層12.3光纖的結(jié)構(gòu)和模模式纖芯1)位置：光纖的中中心部位2)尺寸：直徑d1=4mm~50mm3)材料：高純度SiO2，摻有極少量的的摻雜劑(GeO2，P2O5)，作用是提高纖纖芯對(duì)光的折折射率(n1)，以傳輸光信信號(hào)纖芯包層包層位置：位于纖芯的周圍圍尺寸：直徑d2=125mm材料：其成分分也是含有極極少量摻雜劑劑的高純度SiO2。而摻摻雜雜劑(如B2O3)的作用則是適適當(dāng)降低包層層對(duì)光的折射率(n2)，使之略低于于纖芯的折射射率，即n1＞n2，它使得光信信號(hào)能約束在在纖芯中傳輸輸涂覆層1)位置：位于光光纖的最外層層2)尺寸：涂覆后后的光纖外徑徑約為1.5mm3)結(jié)構(gòu)和材料：：包括一次涂覆層層，緩沖層和和二次涂覆層層a)一次涂覆層一一般使用丙烯烯酸酯、有機(jī)機(jī)硅或硅橡膠膠材料b)緩沖層一般為為性能良好的的填充油膏(防水)c)二次涂覆層一一般多用聚丙丙烯或尼龍等等高聚物4)作用：保護(hù)光光纖不受水汽汽侵蝕和機(jī)械械擦傷，同時(shí)時(shí)又增加了光光纖的機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度與可彎曲曲性，起著延延長(zhǎng)光纖壽命命的作用按傳輸?shù)哪Ｊ绞綌?shù)目分單模光纖多模光纖按折射率的變變化分階躍光纖梯度光纖ITU-T官方定義G.651光纖(漸變變型多模光纖纖)G.652光纖(常規(guī)規(guī)單模光纖)G.653光纖(色散散位移光纖)G.654光纖(衰減減最小光纖)G.655光纖(非零色散位移移光纖)光纖的分類單模光纖和多多模光纖單模光纖(SignalModeFiber)：僅允許一個(gè)個(gè)模式傳播的的光纖多模光纖(MultipleModeFiber)：同時(shí)允許多多個(gè)模式進(jìn)行行傳播在光纖的受光光角內(nèi)，以某某一角度射入入光纖端面，，并能在光纖纖纖芯-包層交界面上上產(chǎn)生全反射射的傳播光線線，就可以稱稱為入射光的一個(gè)傳播模式單模光纖和多多模光纖(續(xù))一根光纖是不不是單模傳輸輸，與(1)光纖自身的結(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)和(2)光纖中傳輸?shù)牡墓獠ㄩL(zhǎng)有關(guān)關(guān)。當(dāng)光纖芯徑的的幾何尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光波波波長(zhǎng)時(shí)，光纖纖傳輸?shù)倪^程中會(huì)存在在著幾十種乃乃至幾百種傳傳輸模式，即即多模傳輸。。反之，當(dāng)光纖纖的幾何尺寸寸較小，與光光波長(zhǎng)在同一一數(shù)量級(jí)時(shí)，光纖只允許一一種模式在其中傳傳播，即單模傳輸輸。因此，對(duì)于給定波波長(zhǎng)，單模光纖的的芯徑要比多模光光纖小。例如，對(duì)于常用的的通信波長(zhǎng)(1550nm)，單模光纖芯徑為為8~12mm，而多模光纖芯徑徑>50mm。注意：芯徑尺寸不不是判斷單模和多多模光纖的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖優(yōu)點(diǎn)：不存在模間間色散，帶寬大，，用于長(zhǎng)途傳輸缺點(diǎn)：芯徑小，較較多模光纖而言不不容易進(jìn)行光耦合合，需要使用半導(dǎo)體激光器激激勵(lì)多模光纖優(yōu)點(diǎn)：芯徑大，容容易注入光功率，，可以使用LED作為光源缺點(diǎn)：存在模間色色散，只能用于短短距離傳輸單模光纖和多模光光纖(續(xù))模間色散：每個(gè)模式在光纖中光程不同，導(dǎo)致光脈沖在不同模式下的能量到達(dá)目的的時(shí)間不同，造成脈沖展寬階躍光纖梯度光纖階躍光纖和梯度光光纖梯度光纖可以減小小模間色散：沿著著軸心傳播的光經(jīng)經(jīng)歷的路程短但折射率高，沿纖纖芯外層傳播的光光路程長(zhǎng)但折射率率低。ITU-T建議分類G.652光纖(常規(guī)單模光光纖)在1310nm工作時(shí)，理論色散散值為零在1550nm工作時(shí)，傳輸損耗耗最低G.653光纖(色散位移光光纖)零色散點(diǎn)從1310nm移至1550nm，同時(shí)1550nm處損耗最低G.654光纖(衰減最小光光纖)纖芯純石英制造，，在1550nm處衰減最小(僅0.185dB/km)，用于長(zhǎng)距離海底底傳輸G.655光纖(非零色散位移光纖纖)引入微量色散抑制制光纖非線性，適適于長(zhǎng)途傳輸光纖中光傳播的分分析方法射線追蹤法(幾何光學(xué)分析法)可應(yīng)用于分析多模模光纖(芯徑尺寸>>波長(zhǎng))易于直觀理解電磁場(chǎng)導(dǎo)波模式分分析應(yīng)用于分析單模光光纖(芯徑尺寸波長(zhǎng))n1光纖中光的傳播方方式有兩種：a)子午光線：光線始終在一個(gè)個(gè)包含光纖中心軸軸線的平面內(nèi)傳播播a-1)約束光線：約束在在纖芯內(nèi)部傳播的的光線a-2)非約束光線：將折折射到纖芯外面b)斜光線：光線的傳播軌跡跡不在一個(gè)固定的的平面內(nèi)，并且不不與光纖的軸線相交交光纖中光的傳播O0OPrn2n1QQn2P光纖的數(shù)值孔徑–階躍光纖約束光線產(chǎn)生內(nèi)全全反射的最小入射射角應(yīng)滿足：sinfc=n2/n1空氣的最小入射角角應(yīng)滿足：nsinq0=n1sin(p/2-fc)=(n12–n22)1/2小于最小入射角投投射到光纖端面的的光線將進(jìn)入纖芯芯，并在芯包界面面上被全反射，向向前傳播。定義：數(shù)值孔徑為NA=nsinq0=(n12–n22)1/2=n1(2D)1/2其中D=(n2–n1)/n1為芯包相對(duì)折射率率差NA是一個(gè)小于1的無(wú)量綱的數(shù)，其其值通常在0.14到0.50之間。NA大有利于光耦合。。但是NA太大的光纖?；冏兗哟?，使得通信信帶寬較窄。n2n1n2纖芯包層q0nqf光纖的數(shù)值孔徑–梯度光纖折射率分布其中n1為軸心上的折射率率，n2為包層折射率。在離纖芯距離r處的數(shù)值孔徑為：：其中NA(0)為軸心上的數(shù)值孔孔徑光纖的數(shù)值孔徑–梯度光纖平板波導(dǎo)中的解釋釋dn1n2n2假設(shè)：一個(gè)平面波波的兩條光線1和2，以角度q<p/2-fc入射到界面上。根據(jù)平面面波的性質(zhì)，光線線1和2在傳播過程中等相相面上的所有點(diǎn)相位必必須相同。實(shí)際上在受光角內(nèi)內(nèi)，只有一些以特特定離散入射角入入射的光線才能沿光纖傳播播。我們用下面的的介質(zhì)平板波導(dǎo)模模型來模擬光纖光軸剖面上的光光線傳播。A光線1光線2光線向上傳播時(shí)的相前Cq光線向下傳播時(shí)的的相前等相面dn1n2n2光線1從A點(diǎn)到B點(diǎn)傳播距離為s1，并在上下兩個(gè)個(gè)反射面發(fā)生兩兩次相位突變d，此時(shí)它的波前前所經(jīng)歷的相位位差應(yīng)等于光線線2從C傳播到D點(diǎn)且未經(jīng)反射時(shí)時(shí)波前所經(jīng)歷的的相位差加上2kp。即有n1ks1+2d=2mp+n1ks1。由幾何關(guān)系,容易得出AB的長(zhǎng)度s1=d/sinq和CD的長(zhǎng)度s2=(cos2q–sin2q)d/sinq。波的相位變化包包括因傳播而引引起的相移，也也包括界面上產(chǎn)產(chǎn)生反射時(shí)所引起起的相位變化。。A光線1光線2光線向上傳播時(shí)的相前Cq光線向下傳播時(shí)時(shí)的相前s1s2DBq光線1在B點(diǎn)反射并向上傳播時(shí)的相前光線2在D點(diǎn)未經(jīng)反射時(shí)的相前qqE光傳播的入射角角條件將s1和s2的值代入相位關(guān)關(guān)系式并簡(jiǎn)化可可以得到：假如只考慮波的的電場(chǎng)分量垂直直于入射面的情情況，那么因發(fā)發(fā)射帶來的相移為：代入簡(jiǎn)化式中可可以得到：只有入射角q滿足該式的入射射光才能在光纖纖中傳播?；仡櫣獾奶匦?、、基本的光學(xué)定定律和定義介紹光纖結(jié)構(gòu)、、分類、特性和和射線光學(xué)解釋釋圓波導(dǎo)模式及其其理論簡(jiǎn)介*單模光纖的特性性、材料以及制制造工藝光纖的幾種成纜纜方式主要內(nèi)容麥克斯韋方程*一般形式在線性的、各向向同性的電介質(zhì)中，沒有有電流和自由電電荷E電場(chǎng)強(qiáng)度；D電位移矢量；H磁場(chǎng)強(qiáng)度；B磁感應(yīng)強(qiáng)度J電流密度；r自由電荷密度其中，D=eEB=mHStep1：柱坐標(biāo)下的波波導(dǎo)方程*注：其余Ef、Er、Hf和Hr分量均可由Ez和Hz求出采用分離變量法法求解Step2.分離變量法(階躍光纖的波動(dòng)動(dòng)方程)*1)場(chǎng)量隨時(shí)間t和坐標(biāo)軸z的變化規(guī)律是簡(jiǎn)簡(jiǎn)諧的2)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)構(gòu)圓對(duì)稱稱場(chǎng)分量f以2p為周期(因此v=0,1,2,…)代入波動(dòng)動(dòng)方程，，得到貝貝塞爾方方程：n1n2n2r=ar0場(chǎng)解為有有限值r∞場(chǎng)解衰減減為0其中u2=[(2pn1)/l]2–b2其中w2=b2-[(2pn2)/l]2Step3.階躍光纖纖中的波波動(dòng)方程程*纖芯區(qū)域域的解為為貝塞爾爾函數(shù)纖芯外部部的解為為修正的的貝塞爾爾函數(shù)12.4圓波導(dǎo)的的模式麥克斯韋韋方程的的一個(gè)解解即對(duì)應(yīng)應(yīng)一個(gè)模模式，對(duì)對(duì)應(yīng)著電電磁場(chǎng)在在光纖中的的一種分分布形式式。按分分布形式式，模式式可以分分為以下下幾種類型：1.橫電模(TE)：z方向上的的電場(chǎng)分分量為0，或電場(chǎng)場(chǎng)分量垂垂直于z2.橫磁模(TM)：z方向上的的磁場(chǎng)分分量為0，或磁場(chǎng)場(chǎng)分量垂垂直于z3.混合模(HEorEH)：z方向上的的電場(chǎng)和和磁場(chǎng)都都不為0HE(Ez>Hz)相反EH(Ez<Hz)模式概述述下面為光光軸剖面面的幾個(gè)個(gè)低階橫橫電模式式的場(chǎng)分分布。它它們表現(xiàn)現(xiàn)出以下特特點(diǎn)：(1)它們的強(qiáng)強(qiáng)度在纖纖芯區(qū)域域簡(jiǎn)諧變變化，在在包層按按指數(shù)衰衰減。(2)模式的階階數(shù)等于于波導(dǎo)橫橫向場(chǎng)量量零點(diǎn)的的個(gè)數(shù)。。光的入射射角越小小，激發(fā)發(fā)的模式式階數(shù)越越低。(3)模場(chǎng)并不不完全局局限在纖纖芯，而而是部分分進(jìn)入包包層。強(qiáng)度簡(jiǎn)諧諧變化指數(shù)衰減減指數(shù)衰減減纖芯n1包層n2包層n2輻射模和和泄漏模模分析表明明，只有有那些滿滿足特定定條件的的入射光光才能激激勵(lì)起導(dǎo)導(dǎo)波模。此此外還有有其它模模式：輻射模：：光的入入射角過過大，導(dǎo)導(dǎo)致光在在波導(dǎo)表表面產(chǎn)生生折射進(jìn)進(jìn)入包層形成包包層模。。包層模模會(huì)與導(dǎo)導(dǎo)波模分分布在包包層的能能量耦合，導(dǎo)導(dǎo)致導(dǎo)波波模的功功率損耗耗，因此此需要抑抑制。泄漏模：：一些高高階模的的能量在在沿光纖纖傳播的的過程中中連續(xù)輻輻射出纖芯，很很快衰減減并消失失。如何判斷斷某個(gè)模模式是否否是導(dǎo)波波模呢？？歸一化頻頻率(重要參數(shù)數(shù))某個(gè)模式式成為導(dǎo)導(dǎo)波模的的條件是是，它的的傳播常常數(shù)b滿足下列列條件：：n2k<b<n1k。導(dǎo)波模模和泄漏漏模的分分界點(diǎn)(截止條件件)為：b=n2k。與截止止條件相相對(duì)應(yīng)的的重要參參數(shù)是歸歸一化頻頻率V：它決定了了光纖可可支持的的模式總總數(shù)。下下圖給出出了b/k和V的關(guān)系。。如圖所示示，當(dāng)V≤2.405時(shí)，光纖只支支持一個(gè)個(gè)模式，，即所謂的單單模傳輸輸。讓V變小的一個(gè)個(gè)途徑就就是減小小光纖半徑a的值。故故單模光光纖半徑比比多模光光纖小。。最低階模模V才是判斷斷單模和和多模光光纖的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)多模光纖纖的模式式總數(shù)當(dāng)V>2.405時(shí)，光纖可以以支持多個(gè)傳傳輸模式，即即多模光纖。。這里用M表示多模光纖纖的模式總數(shù)數(shù)，當(dāng)M比較大的時(shí)候候，M與V之間存在近似似關(guān)系：功率分布如前所示，導(dǎo)導(dǎo)波模的部分分能量會(huì)進(jìn)入入包層：(1)當(dāng)光纖的V值接近某個(gè)模模式的截止值值時(shí)，這個(gè)模模式將有較多的功率進(jìn)入入包層。在截止點(diǎn)上，，模式功率幾幾乎全部進(jìn)入入包層并輻射出出去；(2)如果光纖中有有大量的模式存在，，包層中總的平均光光功率所占的比例可可以近似等于：2.405最低階模：包包層20%；纖芯80%回顧光的特性性、基本的光光學(xué)定律和定定義介紹光纖結(jié)構(gòu)構(gòu)、分類、特特性和射線光光學(xué)解釋圓波導(dǎo)模式及及其理論簡(jiǎn)介介*單模光纖的特特性以及光纖纖的材料和制制造工藝光纖的幾種成成纜方式主要內(nèi)容單模光纖中只只有最低階模模式HE11存在，它的光光纖橫向光斑斑圖類似于左上角的截截面圖：12.5單模光纖圓柱空心波導(dǎo)導(dǎo)中的模式結(jié)論：低階模模能量集中在在波導(dǎo)中心，而模模式階數(shù)越高高橫截面直徑越大大且能量分布布越分散模場(chǎng)直徑(MFD)：光功率為e-2E0時(shí)的光場(chǎng)半徑徑寬度(E0為軸心的光功率)，即光纖截面面的光斑尺寸寸。模場(chǎng)直徑習(xí)題2.24電場(chǎng)分布一般般為高斯分布布：HE11偏振態(tài)相互正正交的兩個(gè)簡(jiǎn)簡(jiǎn)并模雙折射任何單模光纖纖中都存在兩兩個(gè)相互獨(dú)立立且偏振面相相互正交的簡(jiǎn)簡(jiǎn)并模式。由由于光纖結(jié)構(gòu)構(gòu)的不完善，，使得兩個(gè)相相互簡(jiǎn)并的模模式在光纖中中以不同的相相速度傳播，，光纖對(duì)它們們具有不同的的有效折射率率，即雙折射效應(yīng)：b=k(ny-nx)或者Bf=ny-nx(低雙折射光纖纖)10-8<Bf<10-3(高雙折射光纖纖)光纖拍長(zhǎng)兩個(gè)簡(jiǎn)并模模在傳播時(shí)時(shí)會(huì)產(chǎn)生相相位差。當(dāng)當(dāng)二者相位差為2p整數(shù)倍時(shí)，則光的的偏振態(tài)與入入射點(diǎn)相同同，此時(shí)稱該該點(diǎn)處出現(xiàn)現(xiàn)“拍”，兩個(gè)拍之之間的間隔隔稱為拍長(zhǎng)長(zhǎng)：LB=2p/b。2pp/2單模光纖中中的特有現(xiàn)現(xiàn)象：光偏偏振態(tài)呈周周期變化實(shí)際中，由由于受到應(yīng)應(yīng)力影響，，雙折射系系數(shù)沿軸并并非常量，，因此線偏偏振光很快快變成任意意偏振光。。d=0d<p/2d=p/2d>p/2d=2pLB12.6光纖材料選材的準(zhǔn)則則：1.能拉長(zhǎng)、拉拉細(xì)、具有有一定的柔柔韌性、可可卷繞2.在特定波長(zhǎng)長(zhǎng)損耗低3.能使纖芯的的折射率略略高于包層層，滿足波波導(dǎo)條件按材料分類類：1.無(wú)源玻璃纖纖維；2.有源玻璃纖纖維；3.塑料纖維無(wú)源玻璃纖纖維玻璃纖維的的主材：SiO2-物理和化學(xué)學(xué)穩(wěn)定性好好-對(duì)通信光波波段的透明明性好折射率差的的引入：通通過在SiO2中摻入不同同雜質(zhì)增加非線性性效應(yīng)：通通過摻入硫硫?qū)僭谿eO2-SiO2纖芯，SiO2包層P2O5-SiO2纖芯，SiO2包層SiO2纖芯，B2O3-SiO2包層在0.2~8mm具有極低損耗有源玻璃纖纖維和塑料料光纖有源光纖：：在SiO2中摻入稀土土元素(如：鉺)-光纖放大器器(如：摻鉺光光纖放大器器)塑料光纖-更好的韌性性、更耐用用，可用于于環(huán)境惡劣劣的場(chǎng)合-損耗比玻璃璃纖維高，，一般用于于短距離傳傳輸-使用范圍還還十分有限限12.7光纖制造兩種基本方方法1.直接熔化法法：按傳統(tǒng)制造造玻璃的工工藝將處在在熔融狀態(tài)態(tài)的石英玻玻璃的純凈凈組分直接制制造成光纖纖2.汽相氧化過過程：-高純度金屬屬鹵化物(如SiCl4和GeCl4)與氧反應(yīng)生生成SiO2微粒-(通過四種不不同的方法法)將微粒收集集在玻璃容容器的表面面-燒結(jié)(在尚未熔化化的狀態(tài)將將SiO2轉(zhuǎn)化成玻璃璃體)制成預(yù)制棒棒-拉絲成纖直接熔化法法：雙坩堝堝法纖芯坯料棒內(nèi)坩堝包層坯料棒纖芯玻璃外坩堝熔爐拉制光纖(到拉絲機(jī))包層玻璃直接熔化法法：可用于制造造石英光纖、鹵化化物光纖和硫?qū)俟夤饫w具有產(chǎn)量大大、可連續(xù)制造的的優(yōu)點(diǎn)但坯料棒熔熔化過程中容易帶帶來雜質(zhì)，它的最最低損耗值為5dB/km汽相氧化法法：外部汽汽相氧化法法(OVPO)O2+SiCl4+GeCl4蒸汽餌棒粉層狀預(yù)制棒噴嘴玻璃微粒粉層沉積粉狀預(yù)制棒剖面芯包層粉狀預(yù)制棒加熱爐1400度玻璃預(yù)制棒預(yù)制棒燒結(jié)拉制光纖加熱爐玻璃預(yù)制棒1970年康寧第第一根損損耗小于20dB/km的光纖汽相軸向沉沉積法(VAD)推進(jìn)機(jī)馬達(dá)馬達(dá)輸送桿透明預(yù)制棒容器環(huán)狀加熱器疏松的預(yù)制棒真空泵紅外熱成像儀玻璃微粒反應(yīng)室噴燈口優(yōu)點(diǎn)：1.預(yù)制棒不再再具有空洞洞2.預(yù)制棒可以以任意長(zhǎng)3.沉積室和熔熔融室緊密密相連，可以以保證制作作環(huán)境清潔4.沒有使用氫氫氧焰，單單模光纖所含含的OH-較低，因此損損耗較低在在0.2~0.4dB/km1977年日本開發(fā)改進(jìn)的化學(xué)學(xué)汽相沉積積法(MCVD)貝爾實(shí)驗(yàn)室室設(shè)計(jì)，可可用于制造造低損耗梯梯度折射率率光纖玻璃粉層沉沉積初步燒結(jié)加強(qiáng)熱成實(shí)心心棒燒結(jié)后，纖芯芯由汽相沉積積材料構(gòu)成，，包層由原始始的石英管構(gòu)構(gòu)成反應(yīng)物質(zhì)金屬鹵化物蒸汽+氧氣粉塵狀生成物排氣口SiO2餌管燒結(jié)后的玻璃粉層沉積物來回移動(dòng)的噴燈H-O等離子體活性性化學(xué)汽相沉沉積法(PCVD)熔融石英管SiCl4+O2+參雜物質(zhì)反應(yīng)物質(zhì)排氣口低壓工作的等等離子體玻璃層快速來回移動(dòng)動(dòng)的微波諧振振腔(2.45GHz，8米/分鐘)1000~1200度飛利浦提出1978年應(yīng)用于量產(chǎn)產(chǎn)直接玻璃沉積積不需高溫?zé)Y(jié)結(jié)反應(yīng)管不易變變形可快速移動(dòng)，，沉積厚度減減少，有利于控制折折射率分布沉積效率高、、沉積速度快有利于于消除包層沉積過程程中的微觀不均勻光纖預(yù)制棒置置備好之后進(jìn)進(jìn)行光纖拉絲絲光纖拉絲機(jī)d=10~25mm;L=60~1