光纤光缆复习资料.doc

1、光纤：光导纤维，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中全反射原理而达成的光传导工具。2.光钎的分类：按光在光纤中的传输模式(1)多模光纤：中心玻璃芯较粗(50-100微米)可传多种模式的光常用：62.5/125型，50/125型(2)单模光纤：中心玻璃芯较细(9或10微米)，可传一种模式的光。按折射率分布情况(1)突变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变；(2)渐变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小的。3.光传输理论：光钎分为哪几个部分光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。图2.1示出光纤的外形。设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1n2还有就是入射角小于临界角4.涂覆层作用：（4点）(1)改善裸光纤的力学性能(2)改善光纤的固有强度并阻止裂纹的生长扩展(3)减少光纤的吸收衰减(4)防止光纤间的相互磨损。5.光钎的典型结构：1. 按照折射率分布分类(1) 阶跃型光纤 如果纤芯折射率n1沿半径方向保持一定，包层折射率n2沿半径方向也横截面2a2brn折射率分布纤芯包层AitAot输入脉冲光线传播路径输出脉冲保持一定，而且纤芯和包层的折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤，称为阶跃型光纤，又可称为均匀光纤。(2) 渐变型光纤 如果纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤，又称为非均匀光纤。 如梯度光纤中的折射率分布为横截面折射率分布输入脉冲光线传播路径输出脉冲50 mm125mmrnAitAot(1) 单模光纤 光纤中只传输一种模式时，叫做单模光纤。 单模光纤的纤芯直径较小，约为410 m，通常，纤芯的折射率分布认为是均匀分布的。 由于单模光纤只传输基模，从而完全避免了模式色散，使传输带宽大大加宽，因此，它适用于大容量、 长距离的光纤通信。 (2) 多模光纤 在一定的工作波长下，多模光纤是能传输多种模式的介质波导。 早期的多模光纤采用阶跃折射率分布，为了减小色散，须采用渐变折射率分布，由于模色散的存在使多模光纤的带宽变窄，但制造、 耦合、 连接都比单模光纤容易。 6.数值孔径：设纤芯和包层折射率分别为n1和n2，空气的折射率n0=1，纤芯中心轴线与z轴一致。定义临界角c的正弦为数值孔径NA。意义：(1)NA表示光纤接收和传输光的能力，NA(或c)越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。对于无损耗光纤，在c内的入射光都能在光纤中传输；(2)NA越大，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好；(3)但NA越大，经光纤传输后产生的信号畸变越大，因而限制了信息传输容量。所以要根据实际使用场合，选择适当的NA。 1)相对折射率指数差（纤芯和包层折射率分别为n1和n2）例1 计算n1=1.48， n2=1.46的阶跃折射率分布光纤的c 以及数值孔径； 光纤端面外空气中的折射率为n0=1归一化频率考点：得出的结构，求模数或实现单模传输的半径(计算题都是从这里出）7色散：色散是指一束不同颜色的光通过透光物质后被散开的现象。 一束白光通过一块玻璃三棱镜变成五颜六色的光带，这就是简单的色散现象。分类：模式色散 材料色散 波导色散8.损耗的定义：光波在光纤中传输，随着传输距离的增加而光功率逐渐下降，这就是光纤的传输损耗。分类：吸收损耗（本征吸收 杂质吸收） 散射损耗（线性散射损耗 非线性散射）线性散射损耗主要包括瑞利散射损耗和波导散射损耗， 非线性散射损耗主要包括受激拉曼散射和受激布里渊散射等。 附加损耗9.光纤的原材料有那些？纯度要求99.9999%)(1)气体材料：光衰减极小；折射率难控制；(2)液体材料：(液体充满细玻璃管的纤维)液体的折射率随温度变化显著，致使精确的保持波导特性变得极为不易；仅能制造出阶跃型折射率分布的多模光纤；为什么不用气体材料作为光钎的原材料？ (3)固体材料：传输衰减较大(紫外、红外的电子跃迁和分子振动)强吸收峰彼此远离的材料；光学性能稳定，与光的相互作用较强；10.光钎的原材料怎么提纯：精馏法，吸附法或精馏吸附混合法11.热膨胀系数 构成光纤包层的石英玻璃的较小；构成光纤纤芯的掺杂石英的较大在纤芯/包层界面处一定产生应力光纤产生附近损耗在光纤预制棒设计中应选用热膨胀系数比较接近的材料来制造光纤预制棒。12.常用光钎参杂剂对折射率的影响:掺杂原材料(GeCl4、CCl3F3氟里昂、C2F6六氟乙烷)(1)GeCl4的作用：提高纤芯的折射率(2) CCl3F3、C2F6的作用：降低光纤包层的折射率；作为沉积反应管内表面的腐蚀抛光剂，使石英玻璃管内表面光滑、清洁、干燥，有利于提高光纤强度，降低损耗；在预制成棒时，作为腐蚀剂减小由于GeO2在成棒时的高温挥发而造成的中心下陷。13.光钎的制造工艺 一步法：预制棒的芯/包层都是由气相沉积工艺完成 二步法：气相沉积芯棒技术+外包技术(大尺寸的预制棒可降低成本、提高生产效率)工艺分类方法 (1)气相沉积技术 芯棒：外部化学气相沉积法(OVD)轴向化学气相沉积法(VAD)改进的化学气相沉积法(MCVD)等离子化学气相沉积法(PCVD）外包层：套管法粉末法等离子喷涂法(2)非气相沉积技术：界面凝胶机械挤压法管束拉丝法溶胶-凝胶打孔拉丝法（具体见教材）要求：掌握前3种工艺过程 重点轴向沉积 制造光钎的几种方法 外包层生产工艺 气相沉积法工艺过程 非气象沉积技术：粉末外包法是哪种方法的综合 洁面凝胶法大体工艺过程（PMMA举例） 14.光钎拉丝工艺过程操作工艺将已制备好的预制棒安放在拉丝塔（机）上部的预制棒馈送机构的卡盘上。馈送机构缓慢地将预制棒送入高温加热炉内。在Ar气氛保护下，高温加热炉将预制棒尖端加热至2000C，在此温度下，足以使玻璃预制棒软化，软化的熔融态玻璃从高温加热炉底部的喷嘴处滴落出来并凝聚形成一带小球细丝，靠自身重量下垂变细而成纤维，即我们所说的裸光纤。将有小球段纤维称为“滴流头”，操作者应及时将滴流头去除，并预先采用手工方式将已涂覆一次涂层的光纤头端绕过拉丝塔上的张力轮、导轮、牵引轮后，最后绕在收线盘上。然后再启动自动收线装置收线。加热炉的类型：气体喷灯（极少应用）石墨加热炉(石墨电阻炉)氧化锆(ZrO2)感应加热炉高功率激光器一次涂覆有哪些材料：热固性硅树脂液体紫外光固化丙烯酸酯液体聚氨基甲酸乙酯 涂覆层双层涂覆选材的原则和作用：内层：选择折射率比石英玻璃偏大且弹性模量较低的聚合物涂层吸收透过包层得多余光和保护光纤表面损伤、使用中缓冲外界应力； 外层：硬、弹性模量高防止磨损和提供强度涂覆装置：（2种）1)无外部加压开口杯式2)压力涂覆器 涂覆固化方式：热固化紫外光灯固化15.疲劳的定义和分类：光纤疲劳：在一定的条件下，光纤表面裂纹生长扩大到光纤断裂的过程。按施加压力的方式不同：静态疲劳和动态疲劳静态疲劳：施加一个恒定的应力，测量其断裂的时间动态疲劳：施加一个具有恒定速率的应力、测量加载时间和断裂时间。16.光钎的筛选：筛选应力小于施加应力 筛选的步骤：放丝区 加载区 筛选区 卸载区 收丝区 17.给你材料知道他是作为光纤的哪部分的：(1)PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、改性聚丙烯松套管(2)PE、PVC、阻燃PVC、耐电痕料外护套(外护层)(3)芳纶纱、玻璃纤维光纤加强件(4)填充油膏、热熔胶、阻水带阻水(5)聚酯带包扎作用：稳定光缆结构、隔热、缓冲、阻水 (6)金属塑料复合带：以金属带为基材，经单面或双面复合塑料薄膜而制成。铠装 分类：钢塑复合带铝塑复合带(7)玻璃纤维复合材料：以环氧树脂与多股电绝缘或高模量、高强度玻璃光纤粘结挤制而成的圆杆态。 作用：加强件 18.油膏分类：按阻水机理分；拒水型 吸水膨胀型 热膨胀型 按填充部位不同：纤膏 缆膏 19光纤的分类： 20. 21. 光纤余长：当光缆从正常状态拉伸到光缆中光纤刚收到拉伸应变时，光缆相对伸长。(与光缆的结构、抗拉强度和温度特性有关)通过正确的设计抗拉元件和选择合适的光纤余长来达到提高抗拉性能的目的。22.负余长：23. 光钎着色：分离光纤(每根松套管最多可容纳12根分离光纤)：全色谱光纤带：全色谱和领示色全色谱：对光纤带矩阵的每根光纤采用在光纤带上喷涂数字和条纹标志识别序号。 24. 光钎套塑 紧套工艺工艺过程：放线-预热-挤塑-冷却-测量-收线 松套工艺工艺过程：放线-SZ绞合-油膏填充-挤塑-冷却与干燥-收线25. 光钎余长控制：热松弛法和弹性拉伸法 当采用以热松弛形成光纤余长时，二次套塑生产线的最佳配置为：轮式余长牵引与覆带式主牵引的组合。（见也顶图）热松弛法：利用冷却水温与材料玻璃化温度的差异，使材料产生收缩变化得到光纤余长。光纤或光纤带从光纤放线盘上放出，挤上PBT塑料套管，并在套管中充以油膏，由余长牵引轮进行牵引，光纤或光纤带在轮式余长牵引轮上得到锁定。光纤或光纤带在余长牵引轮上会形成一定的负余长。套管在热水槽和余长牵引轮区间，PBT束管温度在4575之间，其高于PBT材料的玻璃化温度(4045)，基本上不会产生收缩，不产生余长。进入冷却水槽后(1420)，PBT会产生较大的收缩，这一收缩不仅补偿了其在余长牵引轮上的负余长，而且得到了所需的正余长。此时，要求主牵引的牵引张力很低，使束管得到充分的热松弛。主牵引的线速度低于余长牵引轮的线速度，其速度差的调整和确定既决定了所的余长值，这样得到的具有光纤正余长的束管在离开主牵引到收线盘时，基本上没有内应力，从而得到一个稳定地光纤束管和设计的光纤正余长值。26.影响光纤余长形成的主要因素(热松弛法)放线张力（光纤放线张力愈大正余长愈大，）；前后段冷却水槽水温温差（水温差越大，正余长越长)；牵引轮直径(牵引轮直径D 越大，负余长越小，正余长越小大)；阻水油膏粘度(粘度越大，越容易形成正余长)；主牵引张力(牵引力越大正余长越小)；生产速度(速度快,余长增加）27。绞合的方式：根据绞合方式的不同，可分为SZ绞合(又称左右绞合)和螺旋绞合(又称单方向绞合、S绞或Z绞)两种，28.护套的种类：根据光缆所用的护套材料不同，光缆护套可以分为：聚乙烯护套(Y护套)、无卤阻燃护套、聚氯乙烯护套、覆膜铝带与聚乙烯护套共同组成的护