光纖結(jié)構(gòu)波導(dǎo)原理和制造演示文稿

光纖結(jié)構(gòu)波導(dǎo)原理和制造演示文稿當(dāng)前第1頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)光纖結(jié)構(gòu)波導(dǎo)原理和制造當(dāng)前第2頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)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)容當(dāng)前第3頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)2.1光的基本特性-17世紀(jì)意大利格里馬蒂和英國胡克觀測到光的衍射現(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)性當(dāng)前第4頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)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)中傳播當(dāng)前第5頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)平面波光波是一個(gè)橫波，其傳播方向垂直于電場(E)和磁場(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，那么這列波可測量的電場可以表示為：其中：e為電場振動(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當(dāng)前第6頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)偏振態(tài)根據(jù)光的電場矢量在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當(dāng)前第7頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)電場矢量在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當(dāng)前第8頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)橢圓偏振光(d

≠2mp,m=0,±1,±2,…)橢圓偏振光當(dāng)前第9頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)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當(dāng)前第10頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)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.光子的能量僅與光子的頻率有關(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)間無關(guān)。不同的金屬材料要求不同的光照頻率。當(dāng)前第11頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)光速c=3108m/s波長：=c/v當(dāng)光在媒介中傳播時(shí)，速度cm=c/n常見物質(zhì)的折射率：空氣1.00027； 水1.33； 玻璃(SiO2)1.47； 鉆石2.42； 硅3.5折射率大的媒介稱為光密媒介，反之稱為光疏媒介光在不同的介質(zhì)中傳輸速度不同2.2基本的光學(xué)定律和定義當(dāng)前第12頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)光的反射定律[兩種不同媒介的界面]反射光線位于入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，反射光線和入射光線處于法線的兩側(cè)，且反射角等于入射角：qin=qr當(dāng)前第13頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)折射光線位于入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，折射光線和入射光線位于法線的兩側(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)折射到光疏媒質(zhì)折射角大于入射角當(dāng)前第14頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)n1sinfc=n2sin90°[

fc

=sin-1(n2/n1),n1>n2]光的全反射玻璃的折射率為1.50，空氣的折射率為1.00，如果一束光從玻璃入射到玻璃-空氣界面，那么，當(dāng)入射角大于42度時(shí)，入射光將發(fā)生全反射。fc光密媒質(zhì)光疏媒質(zhì)當(dāng)前第15頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)q1<p/2-fc全反射中，光電場的垂直分量的相移(dN)和平行分量的相移(dp)全反射光的相移空氣與玻璃界面n=n1/n2

fcq1<p/2-fcfc48偏振態(tài)按光平面分解垂直分量水平分量fc

=42度當(dāng)前第16頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)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)容當(dāng)前第17頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)包層纖芯涂覆層2.3光纖的結(jié)構(gòu)和模式當(dāng)前第18頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)纖芯1)位置：光纖的中心部位2)尺寸：直徑d1=4mm~50mm3)材料：高純度SiO2，摻有極少量的摻雜劑(GeO2，P2O5)， 作用是提高纖芯對光的折射率(n1)，以傳輸光信號(hào)纖芯當(dāng)前第19頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)包層包層位置：位于纖芯的周圍尺寸：直徑d2=125mm材料：其成分也是含有極少量摻雜劑的高純度SiO2。而 摻雜劑(如B2O3)的作用則是適當(dāng)降低包層對光的 折射率(n2)，使之略低于纖芯的折射率，即n1

＞

n2，它使得光信號(hào)能約束在纖芯中傳輸當(dāng)前第20頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)涂覆層1)位置：位于光纖的最外層2)尺寸：涂覆后的光纖外徑約為1.5mm3)結(jié)構(gòu)和材料：包括一次涂覆層，緩沖層和二次涂覆層

a)一次涂覆層一般使用丙烯酸酯、有機(jī)硅或硅橡膠材料

b)緩沖層一般為性能良好的填充油膏(防水)

c)二次涂覆層一般多用聚丙烯或尼龍等高聚物4)作用：保護(hù)光纖不受水汽侵蝕和機(jī)械擦傷，同時(shí)又增加了光纖的機(jī)械強(qiáng)度與可彎曲性，起著延長光纖壽命的作用當(dāng)前第21頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)按傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)目分單模光纖多模光纖按折射率的變化分階躍光纖梯度光纖ITU-T官方定義G.651光纖(漸變型多模光纖)G.652光纖(常規(guī)單模光纖)G.653光纖(色散位移光纖)G.654光纖(衰減最小光纖)G.655光纖(非零色散位移光纖)光纖的分類當(dāng)前第22頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)單模光纖和多模光纖單模光纖(SignalModeFiber)：僅允許一個(gè)模式傳播的光纖多模光纖(MultipleModeFiber)：同時(shí)允許多個(gè)模式進(jìn)行傳播在光纖的受光角內(nèi)，以某一角度射入光纖端面，并能在光纖纖芯-包層交界面上產(chǎn)生全反射的傳播光線，就可以稱為入射光的一個(gè)傳播模式當(dāng)前第23頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)單模光纖和多模光纖(續(xù))一根光纖是不是單模傳輸，與(1)光纖自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)和(2)光纖中傳輸?shù)墓獠ㄩL有關(guān)。當(dāng)光纖芯徑的幾何尺寸遠(yuǎn)大于光波波長時(shí)，光纖傳輸?shù)倪^程中會(huì)存在著幾十種乃至幾百種傳輸模式，即多模傳輸。反之，當(dāng)光纖的幾何尺寸較小，與光波長在同一數(shù)量級(jí)時(shí)，光纖只允許一種模式在其中傳播，即單模傳輸。因此，對于給定波長，單模光纖的芯徑要比多模光纖小。例如，對于常用的通信波長(1550nm)，單模光纖芯徑為8~12mm，而多模光纖芯徑>50mm。注意：芯徑尺寸不是判斷單模和多模光纖的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前第24頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)單模光纖優(yōu)點(diǎn)：不存在模間色散，帶寬大，用于長途傳輸缺點(diǎn)：芯徑小，較多模光纖而言不容易進(jìn)行光耦合，需要使 用半導(dǎo)體激光器(LD)激勵(lì)多模光纖優(yōu)點(diǎn)：芯徑大，容易注入光功率，可以使用發(fā)光二極管(LED)作為光源缺點(diǎn)：存在模間色散，只能用于短距離傳輸單模光纖和多模光纖(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)目的地的時(shí)間不同，造成脈沖展寬當(dāng)前第25頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)階躍光纖梯度光纖階躍光纖和梯度光纖梯度光纖可以減小模間色散：沿著軸心傳播的光經(jīng)歷的路程短但折射率高，沿纖芯外層傳播的光路程長但折射率低。當(dāng)前第26頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)ITU-T建議分類G.652光纖(常規(guī)單模光纖)在1310nm工作時(shí)，理論色散值為零

在1550nm工作時(shí)，傳輸損耗最低G.653光纖(色散位移光纖)零色散點(diǎn)從1310nm移至1550nm，同時(shí)1550nm處 損耗最低G.654光纖(衰減最小光纖)纖芯純石英制造，在1550nm處衰減最小(僅0.185 dB/km)，用于長距離海底傳輸G.655光纖(非零色散位移光纖)

引入微量色散抑制光纖非線性，適于長途傳輸當(dāng)前第27頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)光纖中光傳播的分析方法射線追蹤法(幾何光學(xué)分析法)可應(yīng)用于分析多模光纖(芯徑尺寸>>

波長)易于直觀理解電磁場導(dǎo)波模式分析應(yīng)用于分析單模光纖(芯徑尺寸波長)當(dāng)前第28頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)n1光纖中光的傳播方式有兩種：a)

子午光線：光線始終在一個(gè)包含光纖中心軸線的平面內(nèi)傳播

a-1)約束光線：約束在纖芯內(nèi)部傳播的光線a-2)非約束光線：將折射到纖芯外面b)斜光線：光線的傳播軌跡不在一個(gè)固定的平面內(nèi)，并且不與光纖的軸線相交光纖中光的傳播O0OPrn2n1QQn2P當(dāng)前第29頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)光纖的數(shù)值孔徑–階躍光纖約束光線產(chǎn)生內(nèi)全反射的最大入射角應(yīng)滿足：sinfc=n2/n1空氣的最大入射角應(yīng)滿足：nsinq0=n1sin(p/2-fc)=(n12–n22)1/2小于最大入射角投射到光纖端面的光線將進(jìn)入纖芯，并在芯包界面上被全反射，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=(n1–n2)/n1為芯包相對折射率差NA是一個(gè)小于1的無量綱的數(shù)，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?；兗哟?，使得通信帶寬較窄。n2n1n2纖芯包層q0nqf當(dāng)前第30頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)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，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)值孔徑當(dāng)前第31頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)光纖的數(shù)值孔徑–梯度光纖當(dāng)前第32頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)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)容當(dāng)前第33頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)麥克斯韋方程*一般形式在線性的、各向同性的電介質(zhì)中，沒有電流和自由電荷E電場強(qiáng)度；D

電位移矢量；H

磁場強(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=mH當(dāng)前第34頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)Step1：柱坐標(biāo)下的波導(dǎo)方程*注：其余Ef、Er、Hf和Hr分量均可由Ez和Hz求出當(dāng)前第35頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)采用分離變量法求解Step2.分離變量法(階躍光纖的波動(dòng)方程)*1)場量隨時(shí)間t和坐標(biāo)軸z的變化規(guī)律是簡諧的2)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)圓對稱場分量f以2p為周期(因此v=0,1,2,…)代入波動(dòng)方程，得到貝塞爾方程：當(dāng)前第36頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)n1n2n2r=ar

0場解為有限值r

∞場解衰減為0其中u2=[(2pn1)/l]2–b2其中w2=b2-[(2pn2)/l]2

Step3.階躍光纖中的波動(dòng)方程*纖芯區(qū)域的解為貝塞爾函數(shù)纖芯外部的解為修正的貝塞爾函數(shù)當(dāng)前第37頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)2.4圓波導(dǎo)的模式麥克斯韋方程的一個(gè)解即對應(yīng)一個(gè)模式，對應(yīng)著電磁場在光纖中的一種分布形式。按分布形式，模式可以分為以下幾種類型：1.橫電模(TE)：z方向上的電場分量為0，或電場分量垂直于z2.橫磁模(TM)：z方向上的磁場分量為0，或磁場分量垂直于z3.混合模(HEorEH)：z方向上的電場和磁場都不為0HE(Ez>Hz)相反EH(Ez<Hz)當(dāng)前第38頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)模式概述下面為光軸剖面的幾個(gè)低階橫電模式的場分布。它們表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：(1)它們的強(qiáng)度在纖芯區(qū)域簡諧變化，在包層按指數(shù)衰減。(2)模式的階數(shù)等于波導(dǎo)橫向場量零點(diǎn)的個(gè)數(shù)。光的入射角越小，激發(fā)的模式階數(shù)越低。(3)模場并不完全局限在纖芯，而是部分進(jìn)入包層。強(qiáng)度簡諧變化指數(shù)衰減指數(shù)衰減纖芯n1包層n2包層n2當(dāng)前第39頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)輻射模和泄漏模分析表明，只有那些滿足特定條件的入射光才能激勵(lì)起導(dǎo)波模。此外還有其它模式：輻射模：光的入射角過大，導(dǎo)致光在波導(dǎo)表面產(chǎn)生折射進(jìn)入包 層形成包層模。包層模會(huì)與導(dǎo)波模分布在包層的能量 耦合，導(dǎo)致導(dǎo)波模的功率損耗，因此需要抑制。泄漏模：一些高階模的能量在沿光纖傳播的過程中連續(xù)輻射出 纖芯，很快衰減并消失。如何判斷某個(gè)模式是否是導(dǎo)波模呢？當(dāng)前第40頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)歸一化頻率(重要參數(shù))某個(gè)模式成為導(dǎo)波模的條件是，它的傳播常數(shù)b滿足下列條件：n2k<b<n1k。導(dǎo)波模和泄漏模的分界點(diǎn)(截止條件)為：b=n2k。與截止條件相對應(yīng)的重要參數(shù)是歸一化頻率V：它決定了光纖可支持的模式總數(shù)。下圖給出了b/k和V的關(guān)系。如圖所示，當(dāng)V

≤2.405時(shí)，光纖只支持一個(gè)模式，即所謂的單模傳輸。讓

V變小的一個(gè)途徑就是減小光纖半徑a的值。故單模光纖半徑比多模光纖小。最低階模V才是判斷單模和多模光纖的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前第41頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)多模光纖的模式總數(shù)當(dāng)V>2.405時(shí)，光纖可以支持多個(gè)傳輸模式，即多模光纖。這里用M表示多模光纖的模式總數(shù)，當(dāng)M比較大的時(shí)候，M與V之間存在近似關(guān)系：當(dāng)前第42頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)功率分布如前所示，導(dǎo)波模的部分能量會(huì)進(jìn)入包層：(1)當(dāng)光纖的V值接近某個(gè)模式的截止值時(shí)，這個(gè)模式將有較多的功率進(jìn)入包層。在截止點(diǎn)上，模式功率幾乎全部進(jìn)入包層并輻射出去；(2)如果光纖中有大量的模式存在，包層中總的平均光功率所占的比例可以近似等于：2.405最低階模：包層20%；纖芯80%當(dāng)前第43頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)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)模式及其理論簡介*單模光纖的特性以及光纖的材料和制造工藝光纖的幾種成纜方式主要內(nèi)容當(dāng)前第44頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)單模光纖中只有最低階模式HE11存在，它的光纖橫向光斑圖類似于左上角的截面圖：2.5單模光纖圓柱空心波導(dǎo)中的模式結(jié)論：低階模能量集中在波導(dǎo)中心，而模式階數(shù)越高橫截面直徑越大且能量分布越分散當(dāng)前第45頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)模場直徑(MFD)：光功率為e-2E0時(shí)的光場半徑寬度(E0為軸心的光功率)，即光纖截面的光斑尺寸。模場直徑電場分布一般為高斯分布：當(dāng)前第46頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)HE11偏振態(tài)相互正交的兩個(gè)簡并模雙折射任何單模光纖中都存在兩個(gè)相互獨(dú)立且偏振面相互正交的簡并模式。由于光纖結(jié)構(gòu)的不完善，使得兩個(gè)相互簡并的模式在光纖中以不同的相速度傳播，光纖對它們具有不同的有效折射率，即雙折射效應(yīng)：b=k(ny-nx)或者Bf=ny-nx

(低雙折射光纖)10-8<Bf<10-3(高雙折射光纖)當(dāng)前第47頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)光纖拍長兩個(gè)簡并模在傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生相位差。當(dāng)二者相位差為2p整數(shù)倍時(shí)，則光的偏振態(tài)與入射點(diǎn)相同，此時(shí)稱該點(diǎn)處出現(xiàn)“拍”，兩個(gè)拍之間的間隔稱為拍長：LB=2p/b。2pp/2單模光纖中的特有現(xiàn)象：光偏振態(tài)呈周期變化實(shí)際中，由于受到應(yīng)力影響，雙折射系數(shù)沿軸并非常量，因此線偏振光很快變成任意偏振光。d=0d<p/2d=p/2d>p/2d=2pLB當(dāng)前第48頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)2.6光纖材料選材的準(zhǔn)則：1.能拉長、拉細(xì)、具有一定的柔韌性、可卷繞2.在特定波長損耗低3.能使纖芯的折射率略高于包層，滿足波導(dǎo)條件按材料分類：1.無源玻璃纖維；2.有源玻璃纖維；3.塑料纖維當(dāng)前第49頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)無源玻璃纖維玻璃纖維的主材：SiO2

-物理和化學(xué)穩(wěn)定性好 -對通信光波段的透明性好折射率差的引入：通過在SiO2中摻入不同雜質(zhì)增加非線性效應(yīng)：通過摻入硫?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具有極低損耗當(dāng)前第50頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)有源玻璃纖維和塑料光纖有源光纖：在SiO2中摻入稀土元素(如：鉺) -光纖放大器(如：摻鉺光纖放大器)塑料光纖 -更好的韌性、更耐用，可用于環(huán)境惡劣的場合 -損耗比玻璃纖維高，一般用于短距離傳輸 -使用范圍還十分有限當(dāng)前第51頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)2.7光纖制造兩種基本方法1.直接熔化法：按傳統(tǒng)制造玻璃的工藝將處在熔融狀態(tài)的石英玻璃的純凈組分直接制造成光纖2.汽相氧化過程：-高純度金屬鹵化物(如SiCl4和GeCl4)與氧反應(yīng)生成SiO2微粒-(通過四種不同的方法)將微粒收集在玻璃容器的表面

-燒結(jié)(在尚未熔化的狀態(tài)將SiO2轉(zhuǎn)化成玻璃體)制成預(yù)制棒-拉絲成纖當(dāng)前第52頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)直接熔化法：雙坩堝法纖芯坯料棒內(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：可用于制造石英光纖、鹵化物光纖和硫?qū)俟饫w具有產(chǎn)量大、可連續(xù)制造的優(yōu)點(diǎn)但坯料棒熔化過程中容易帶來雜質(zhì)，它的最低損耗值為5dB/km當(dāng)前第53頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)汽相氧化法：外部汽相氧化法(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年康寧第一根損耗小于20dB/km的光纖當(dāng)前第54頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)汽相軸向沉積法(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)制棒不再具有空洞2.預(yù)制棒可以任意長3.沉積室和熔融室緊密相連，可以保證制作環(huán)境清潔4.沒有使用氫氧焰，單模光纖所含的OH-

較低，因此損耗較低在0.2~0.4dB/km1977年日本開發(fā)當(dāng)前第55頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法(MCVD)貝爾實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)，可用于制造低損耗梯度折射率光纖玻璃粉層沉積初步燒結(jié)加強(qiáng)熱成實(shí)心棒燒結(jié)后，纖芯由汽相沉積材料構(gòu)成，包層由原始的石英管構(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當(dāng)前第56頁\共有64頁\編于星期四\19點(diǎn)等離子體活性化學(xué)汽相沉積法(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離子體玻璃層快速來回移動(dòng)的微波諧振腔(2.45GHz，8米/分鐘)1000~1200度飛利浦提出1978年應(yīng)用于量產(chǎn)直接玻璃沉積不需高溫