光纤与光纤技术简介

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 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤主要产品介绍 4. 光纤技术发展概况 5. 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（ 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 。 电信号 光 发 送 机 光 接 受 机 电信号 光纤 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 5 光纤结构 光纤由三部分组成： 芯层（ 包层（ 涂覆层（ 内层（ 外层（ 芯层 : e+F 包层 : 内涂覆层 :丙烯酸树脂 外涂敷层 :丙烯酸树脂 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 1. 光 纤 简 介 6 光纤分类 光纤信号处理 光纤 通 信用 光纤 非 通信 用光纤 单模光纤（ 多模光纤（ 特种光纤 光纤传感 光纤测量 其它光学系统 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 1. 光 纤 简 介 7 1. 光 纤 简 介 模式（ 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 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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： 10多模光纤： 50 包层直径 普通光纤： 125 涂覆层直径 普通光纤 内层 170 200层 245. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 1. 光 纤 简 介 125450 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。 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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 芯层 包层 芯层 包层 . 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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。 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 0 1 0 0 1 1 0 1 0 模拟信号 数字信号 模拟信号 编 码 解 码 1. 光 纤 简 介 13 光纤通信网络 单信道全光中继数字通信 光 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 1. 光 纤 简 介 14 光纤通信特点 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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 制 棒 拉 丝 性能测试 玻璃加工 清 洗 包装入库 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 17 2. 光纤制造工艺 预制棒介绍 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 预制棒尺寸： 直径： 6080150长度： 1m 2m 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（ 汽相轴向沉积法（ 改进的管内化学气相沉 积法（ 等离子体管内化学气相 沉积法（ 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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 10%28%32%30%V A V V 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 20 管外汽相沉积法（ 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 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 21 汽相轴向沉积法（ 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 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 22 改进的管内化学气相沉积法（ 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 2. 光纤制造工艺 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 23 等离子体管内化学气相沉积法（ 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 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 24 原材料利用率高 四氯化硅 100% 四氯化锗 85 氟 90% 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 利于 1550 对氢损的影响不敏感 2. 光纤制造工艺 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 25 涂覆层 石英套管 石英衬管 芯层 包层 包层 沉积层 石英管 芯棒测试 套棒 筛选 成品包装 光纤测试 拉丝 熔缩 2. 光纤制造工艺 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 26 反应机理 2 +22 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 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 谐振腔 等离子体 22 石英管 真空泵 磁控管 体 27 熔缩设备 经 2. 光纤制造工艺 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 29 . 光纤制造工艺 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 30 2. 光纤制造工艺 拉 丝 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 33 34 4. 长飞公司主要光纤产品 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 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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 () 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 . 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 36 4. 长飞公司主要光纤产品 多模光纤 (折射率分布（ 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 折射率分布公式 n2(r)=r/a)g g 1 三角形分布； g 2 抛物线型分布； g 阶跃型分布 7 多模光纤 1 2 . 长飞公司主要光纤产品 渐变型多模光纤（ 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。 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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 P C V 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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： 50域网通信、音 /视频信号传输和数据传输。 局域网通信（北美地区使用较多）。 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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； 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 长飞光纤产品介绍 负色散值（反色散光纤） ； 高色散斜率； 芯径小，相对折射率高； 17 130 SM CF 5503102 4. 长飞公司主要光纤产品 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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 190 ； 与光源间的光耦合效率高； 允许更高的光源密度； 1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 光纤重要性能参数 4. 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（ 45 3. 光纤技术发展概况 46 19803%38%0501001502002503003504004505001980 1985 1990 1995 2000 20100 . 0 0 %5 . 0 0 %1 0 . 0 0 %1 5 . 0 0 %2 0 . 0 0 %2 5 . 0 0 %3 0 . 0 0 %3 5 . 0 0 %4 0 . 0 0 %电话用户电话普及率语音业务的发展 47 中国19 95 19 96 19 97 19 98 2000上 网 计 算 机 数 70 00 36000 160000 74 万上网用户 62 万 210 万 1000 万美国1 9 9 5 1 9 9 8上网人数1 3 5 0 万 6 0 0 0 万全球到 2 0 0 0 年 上 网 计 算 机 数 1 亿上 网 用 户 5 亿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/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 40率10M 1G 10G 80 90 95 2000 2005 78 78 81 82 85 90 86 80 45M 78 90M 80 83 83 85 87 91 92 89 95 0G 92 94 验 室 设备 商 用 100G 96 97 98 美 本 洲 电 信 标 准 （ 带 波分复用） 2010 93 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 000551 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 超强纠错 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 单信道传输速率从 10s 向 40s 发展 信道数大于 32，传输距离大于 2000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 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 ： 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