光纤与光纤技术简介.ppt

1,2007 年3月,光纤制造工艺与长飞光纤,长飞光纤光缆有限公司,2,光纤简介 光纤制造工艺 光纤主要产品介绍 光纤技术发展概况 长飞公司介绍,内 容,3,1. 光 纤 简 介,4,1. 光 纤 简 介,什么是光纤（optical fiber)？,光纤是光导纤维的简称。光纤是以光脉冲的 形式来传输信号，材质以玻璃或有机玻璃为主的 网络传输介质。,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,5,光纤结构,光纤由三部分组成： 芯层（core） 包层（cladding） 涂覆层（coating） 内层（buffer layer） 外层（top layer）,芯层: SiO2+Ge+F 包层: SiO2+F 内涂覆层:丙烯酸树脂 外涂敷层:丙烯酸树脂,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,1. 光 纤 简 介,光纤分类,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,1. 光 纤 简 介,7,1. 光 纤 简 介,模式（mode）概念,模式是指光的在光纤中的传输方式（电磁场分 布形式）。,光纤中能够传导的模式是有光纤结构参数所决 定的。外界激励只能激励起光纤中允许存在的模式 而不会改变模式的固有性质。,模式是光波动方程的解。它对应于波动方程某 一本征值并满足全部边界条件。每一个模式对应于 沿光纤轴向传播的一种电磁波。,8,单模与多模光纤,阶跃型多模,单模光纤,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,1. 光 纤 简 介,9,光纤几何尺寸, 芯径 单模光纤： 10um; 多模光纤： 50um/62.5um 包层直径 普通光纤： 125um 涂覆层直径 普通光纤 内层 170200um 外层 245um,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,1. 光 纤 简 介,10,光纤工作原理,光纤利用光在 界面上的全反射原 理进行工作。,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,1. 光 纤 简 介,11,光纤剖面折射率示意图,多模,G.652,G.655,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,1. 光 纤 简 介,12,光纤通信原理,光纤通信采用数字通信原理。,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,1. 光 纤 简 介,13,光纤通信网络,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,1. 光 纤 简 介,14,光纤通信特点,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,1. 光 纤 简 介,优点： 信号损耗小，中继距离长； 光纤为绝缘体不受电磁干扰； 玻璃光纤不产生电磁场，保密性高； 重量轻，易于施工和运输；,缺点： 光纤制造工艺复杂，生产成本较高； 光纤连接复杂； 配套光器件价格较高,15,2. 光 纤 制 造 工 艺,16,2. 光纤制造工艺,光纤制造基本过程,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,17,2. 光纤制造工艺,预制棒介绍,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,预制棒尺寸： 直径：60mm，80mm，150mm 长度： 1m2m,制棒方法： 玻璃分相法 溶胶凝胶法 气相沉积法,预制棒要求： 高纯度； 准确的折射率分布,18,2. 光纤制造工艺,预制棒制造工艺,气相沉积法,管外法,管内法,管外汽相沉积法（OVD）,汽相轴向沉积法（VAD）,改进的管内化学气相沉 积法（MCVD）,等离子体管内化学气相 沉积法（PCVD）,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,19,2. 光纤制造工艺,四种工艺在全球的大体市场份额,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,20,管外汽相沉积法（OVD）,优点：沉积速率高、预制棒体积大、原料纯度要求 较低、生产率高 不足：折射率剖面粗糙、原料利用率低 结论：擅长制造包层,2. 光纤制造工艺,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,21,汽相轴向沉积法（VAD）,优点：沉积速率高、预制棒体积大、原料纯度要求 较低、生产率高 不足：折射率剖面粗糙、原料利用率低 结论：擅长制造包层,2. 光纤制造工艺,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,22,改进的管内化学气相沉积法（MCVD）,优点：投资少、操作运行较容易、工艺控制性好 不足：原料利用率低、折射率剖面不够精确 结论：擅长制造包层、纤芯制造仅次于PCVD,2. 光纤制造工艺,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,23,等离子体管内化学气相沉积法（PCVD）,优点：沉积层薄、工艺控制性强、折射率剖面精确 原材料利用率高 不足：原料要求纯度高、沉积速率低 结论：擅长制造纤芯,2. 光纤制造工艺,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,24,PCVD工艺的优势, 原材料利用率高 四氯化硅SiCl4 100% 四氯化锗GeCl4 85 氟C2F6 90% - 节约原材料，降低成本，有利环保, 沉积层数高达3000层，可精确控制折射率的分 布，可良好地对各类光纤的色散进行控制生产 出世界一流水平的高带宽多模光纤以及复杂结 构的单模光纤, 不需P2O5掺杂，有利于1550 nm的衰减, 对氢损的影响不敏感,2. 光纤制造工艺,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,25,PCVD工艺流程,PCVD沉积,芯棒测试,套棒,筛选,拉丝,熔缩,2. 光纤制造工艺,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,26,PCVD沉积,反应机理 SiCl4+O2 SiO2+2Cl2 GeCl4+O2GeO2+2Cl2 优点 沉积层非常薄 工艺控制性强 折射率剖面精确 原材料利用率高,2. 光纤制造工艺,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,27,熔缩设备,经PCVD沉积好的管子在熔缩车床上熔缩成一实心预制棒。,2. 光纤制造工艺,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,28,芯棒测试,套 棒,熔缩好的芯棒经设备测试确定芯棒质量,2. 光纤制造工艺,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,29,2. 光纤制造工艺,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,30,2. 光纤制造工艺,拉 丝,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,31,为保证成品光纤有足够的强度，光纤在筛选机上被施以一定的张力进行强度筛选。,2. 光纤制造工艺,筛 选,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,32,经过强度试验后，合格光纤将进行传输性能和几何性能的测试。,2. 光纤制造工艺,测试与包装,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,33,3.长飞主要光纤产品,34,4. 长飞公司主要光纤产品,DCF光纤,光纤,普 通 光 纤,特 种 光 纤,单模光纤,多模光纤,保偏光纤,大芯径光纤,光子晶体光纤,产品分类,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,35,4. 长飞公司主要光纤产品,普通单模光纤(G652A/B),特点： 光纤中只传导基模 ； 芯径小，传输带宽高； 熔接和耦合困难，对光源要求高； 制造工艺简单。,单模光纤,LP00,Cladding,Core,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,36,4. 长飞公司主要光纤产品,多模光纤(GIMM)的折射率分布（G651),光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,折射率分布公式 n2(r)=n21-2(r/a)g g1 三角形分布； g2 抛物线型分布； g 阶跃型分布,37,4. 长飞公司主要光纤产品,渐变型多模光纤（GIMM）,特点： 光纤中传导多个模式 ； 芯径大，模间色散大； 易于耦合，对光源要求低； 制造工艺复杂。,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,38,精确的折射率剖面控制 消除中心凹陷 消除芯层/包层界面缺陷,4. 长飞公司主要光纤产品,PCVD工艺在制造多模光纤中的优势,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,39,4. 长飞公司主要光纤产品,各种光纤的用途,单模光纤： 普通单模：高速率、长距离传输通信主干网。 多模光纤： 50um多模：局域网通信、音/视频信号传输和数据传输。 62.5um多模：局域网通信（北美地区使用较多）。,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,40,4. 长飞公司主要光纤产品,特种光纤简介,保偏光纤特点： 双折射率高，保偏性能好 ； 衰耗低； 弯曲稳定性好；,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,保偏光纤应用： 光纤陀螺 ； 偏振敏感器件； 偏振传感器；,熊猫型保偏光纤,41,4. 长飞公司主要光纤产品,特种光纤简介,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,DCF光纤特点： 负色散值（反色散光纤） ； 高色散斜率； 芯径小，相对折射率高；,42,4. 长飞公司主要光纤产品,DCF光纤应用,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,43,4. 长飞公司主要光纤产品,特种光纤简介,大芯径光纤特点： 光纤芯径大（可达到190um以上），NA值大 ； 与光源间的光耦合效率高； 允许更高的光源密度；,光纤简介 光纤制造工艺 光纤重要性能参数 长飞光纤产品介绍,大芯径光纤应用： 工业局域网 ； 光纤传感； 激光能量传输；,44,4. 长飞公司主要光纤产品,特种光纤简介,光子晶体光纤（PCF）：,45,3. 光纤技术发展概况,46,1980-2010年中国电话用户和电话普及率,语音业务的发展,47,因特网业务量以每年翻两番的速度急剧增长,48,人均敷设光纤,4.,5,米,人均敷设光纤,80,米,至,199,9,年底,中国人均光纤拥有量,2,0,米,美国人均光纤拥有量,300,米,全球光纤正以1000m/s铺设,人均光纤拥有量，正成为判断一个国家信息化程度的标志,1999年,49,100M,单信道传输速率向40G更高发展,50,光纤波分复用技术已成为拓宽信息高速公路的有效途径,51,传输速率与传输容量向更高更远发展,52,超长距离传输的关键因素,信道间拉曼效应的影响 FRA增益控制与动态均衡技术 超强纠错EFEC技术 RZ编码调制技术 非线性效应 色散精确补偿,53,建设高速率、大容量、长距离光纤传输干线 ETDM+DWDM+EDFA光纤传输干线 单信道传输速率从10Gbit/s 向40Gbit/s 发展 信道数大于32，传输距离大于2000km,光纤通信技术发展方向（传输网络）,54,以太网技术从千兆向万兆发展,FTTH示例,55,5. 长飞公司介绍,56,3. 长飞公司介绍,1988 - 2006,57,员 工 ：900人 固定资产 ：18亿元 占地面积 ：150000平方米 厂房面积 ：90000平方米 注册资金 ：6333万欧元 总投资额 ：1.899亿欧元 年生产能力：预制棒450吨 光纤1500万芯公里(按单模光纤计) 光缆15万皮长公里（500万芯公里）,长飞公司的规模,58,长飞公司的发展历程, 1988年5月正式成立。, 1991年6月生产出第一根成品光纤，同年10月开始 生产并销售光缆。, 1992年4月30日，全面实现投产，当年即生产、销 售光缆5,000公里，光纤60,000公里，超过其设计能 力。, 1993年再创佳绩，生产光缆8,000多公里（平均芯 数为14芯），光纤外销至北美、欧洲、大洋洲、亚洲、非洲等多个国家。, 2004年，经过先后7次的光纤生产扩产和6次的光 缆生产扩产之后，长飞已成为全球第三大光纤生产企业和第五大光缆生产企业。 长飞光纤在国内的使用占有率高达38%。, 自1992年投产以来，光缆产销一直排名全国第一。截至2005年底，累计产销光纤2600万芯公里（其中30%销往海外市场），光缆90万皮长公里（合光纤20000万芯公里）。,59,技 术 发 展,长飞公司设有专门的光纤和光缆的研发部门，多年以来，一直致力于世界领先水平的新型光纤、光缆产品的开发和研制工作。,自98年以来共申请专利73项，其中发明专利30项，实用新型专利40项、外观设计专利3项；已获授权的发明专利14项、实用新型专利34项、外观设计专利3项总共51项，正在申请美国专利的有4项，其中2项已获得授权通知书。经大规模投入批量生产和使用，广获用户好评。,60,长飞公司光纤产品涵盖了所有的光纤类型,G.652：普通单模光纤、FullBand（全贝） G.655：LaPosh（大保实）、HiPosh（高保实）