标准单光纤准直器工艺流程图
第五章 光纤的制造工艺和光器件PPT课件
1、渐变折射率分布材料
2、依靠光线轨迹的弯曲
实现光学成像
3、通过优化折射率分布，
提高成像质量
17.07.2020
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光纤通信器件
第五章 光纤的制造工艺和光器件
自聚焦光纤：折射率按平方分布的光纤－光纤 的传播轨迹为正弦曲线－经一周期后又会聚到 另一点。 自聚焦透镜原理上就是一段自聚焦光纤。
➢成像特性：与透镜长度有关：
S(短)波段:1460-1530 C(常规)波段:1530-1560
L(长)波段:1560-1625 U(超长)波段:1625-1675
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光纤通信器件
第五章 光纤的制造工艺和光器件
其他材料制作的光纤
(1) 多组分玻璃光纤：特点是纤芯-包层折射率变化 范围大，NA大，但材料损耗大；
第五章 光纤的制造工艺和光器件
1. 光纤的制造工艺 光纤的制作要求
制 造 应光 满纤 足的 材 料
（1）透明；
（2）能将其拉制成沿长度方向均匀分布 的具有纤芯-包层结构的细小纤维；
（3）能经受住所需要的工作环境。
所以，简单地说，光纤是将透明材料拉伸为细 丝制成的。
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第五章 光纤的制造工艺和光器件
渐变折射率材料有径向渐变和轴向渐变折射率材料，自聚焦 透镜是使用径向渐变折射率材料制成的透镜，其折射率分布式沿 径向渐变的柱状光学透镜。具有准直、聚焦和成像功能。
光线在空气中传播当遇到不同介质时，由于介质的折射率不 同会改变其传播方向。传统的透镜成像是通过控制透镜表面的曲 率，从而完成聚焦和成像功能的。
光纤预制棒的制作
光纤预制棒简称光棒，是一种在横截面上有一 定折射率分布和芯/包比的的透明的石英玻璃棒。根 据折射率的不同光棒可从结构上分为芯层和包层两 个部分，其芯层的折射率较高，是由高纯SiO2材料 掺杂折射率较高的高纯GeO2材料构成的，包层由高 纯SiO2材料构成。
光纤准直器的内部结构
光纤准直器的内部结构1. 引言光纤准直器是一种用于调整光线方向的光学元件，广泛应用于光通信、激光加工、医疗设备等领域。
它可以将光线从一个光纤引导到另一个光纤，同时保持光线的传输效率。
本文将详细介绍光纤准直器的内部结构，包括光纤对准机构、透镜组件和光纤固定装置等。
2. 光纤对准机构光纤对准机构是光纤准直器的核心组成部分，它主要用于实现光纤的精确对准。
光纤对准机构通常采用微调节机构，包括X轴和Y轴的微动平台、压力调节装置和光纤夹持装置等。
•微动平台：光纤准直器的微动平台用于控制光纤在X轴和Y轴方向的移动。
它通常由两个可调节的平台组成，每个平台上固定有一个光纤夹持装置。
通过微动平台的微调，可以实现光纤的精确对准。
•压力调节装置：压力调节装置用于控制光纤夹持装置对光纤的夹持力度。
合适的夹持力度可以保证光纤的稳定固定，并且不会对光纤造成损伤。
•光纤夹持装置：光纤夹持装置是用于固定光纤的装置，通常采用V型槽结构。
光纤通过夹持装置后，可以在微动平台上进行精确的移动和对准。
3. 透镜组件透镜组件是光纤准直器中的另一个重要部分，它用于调整光线的传输方向和聚焦效果。
透镜组件通常包括凸透镜和凹透镜。
•凸透镜：凸透镜是一种中央厚边薄的透镜，其曲率半径大于透镜厚度。
凸透镜可以将光线向光轴方向聚焦，从而实现光纤之间的光耦合。
•凹透镜：凹透镜是一种中央薄边厚的透镜，其曲率半径小于透镜厚度。
凹透镜可以将光线向光轴方向发散，用于调整光线的传输方向。
透镜组件通常由多个透镜组成，通过调整透镜的位置和焦距，可以实现光纤之间的光耦合和光线的准直。
4. 光纤固定装置光纤固定装置用于固定光纤，保证光纤在光纤准直器中的稳定性和可靠性。
光纤固定装置通常包括光纤固定座、固定螺丝和固定螺母等。
•光纤固定座：光纤固定座是用于固定光纤的座位，通常采用金属材料制成。
光纤通过光纤固定座后，可以在光纤准直器中保持稳定的位置。
•固定螺丝和固定螺母：固定螺丝和固定螺母用于夹紧光纤固定座，保证光纤的稳定固定。
光纤准直器原理
(5)一. 模型光纤准直器通过透镜能实现将从发散角较大（束腰小）的光束转换为发散角较小（束腰 大）的光束，从而以较低损耗耦合进入其他光学器件。
在这里，我们将从光纤中的出射光束 认为是基模高斯光束；光纤准直器基本模型如下：图1光纤准直器原理示意图其中，q i （i=0,1,2,3）为高斯光束的q 参数，q 参数定义为：i i；（i ）q zR z1 2 ?w z丄2 22f“ z 上 w 0R zz， w z Wo .〔 一 ， f7（2）z\ f图1中，qi （i=0,1,2,3）分别表示光纤端面，透镜入射面，透镜出射面，和出射光束的束腰处的q 参数，而w oi 和W 02分别表示透镜变换前后的束腰；I 表示光纤端面与透镜间隔，l w 为 准直器的设计工作距离。
二. 理论分析根据ABCD 理论，高斯光束q 参数经透镜变换后,工作距离:2Al B Cl D ACf i光纤准直器原理曾孝奇q 2Aq iCq i(3)2而且，q i q o 1， q 2 q 3 I w /2，q oi if i ，q 32• W 02i -if 2。
这样，我们可以得到经过透镜后的束腰大小:W 02(4)W oi2 严，Cf i Cl D 2(5)方程（5）是关于I 的二次方程，为使得I 有实根，方程（5）的判别式应该不小于零，从而 我们可以得到：AD BC 2ACf iC 2f i方程（6）表示准直器的工作距离有上限，就是一个最大工作距离 I wmax AD BC 2ACf i /C 2f i o 此时，我们得至U ： I f 1 -。
C分析：不论对于何种透镜，准直器的出射光斑和工作距离都取决于透镜的传输矩阵ABCD ;对于给定的透镜，它们还跟入射光斑大小和光纤端面与透镜间的距离 I 有关，也就 是说，对于给定的入射光束和给定的透镜，我们可以通过在透镜焦距附近改变 I 来实现不同 的工作距离。
在实际制作准直器当中，我们正是通过这种方法来实现不同的工作距离的。
光通信单芯准直器作业指导书A0
点UV胶
图一摆放玻璃管和装C透镜图二点胶
备注：C透镜使用前，检查8°面是否干净，并用干净的棉签蘸去少量酒精擦拭。
图三
图五光路图示意
点胶处
图六准直器摆放和点胶图七光斑测量参数
备注：固定相机位置之后，通过标样准直器的标定光斑参数，标样数量需大于20，记录椭圆度、长轴直径和短轴直径，并保留近1个月的测量数据，求其平均值作为本次做样的目标值。
另调整时不准动六位台前后移动的旋钮。
UV固化完之后，取下准直器，挂在指定夹具上以备烘烤。
如下图。
图八挂光纤
图九烘烤之后的准直器
烘烤完之后，取下准直器放入托盘，检查外观。
检查内容和处理方法如下：项目检查内容和方法评判标准
图十对调测试调试图
测试合格的产品，装入密封袋内，每两个装一袋。
并标示光纤类型，等级类型和生产日期。
光纤准直器
光纤准直器
光纤准直器 （collimator ）是由尾纤与自聚焦透镜精确定位而成。
它可以将光纤内的传输的光转变成准直光(平行光)，或将外界平行(近似平行)光耦合至单模或者多模光纤内。
特点应用
●低损耗
●低偏振敏感 ●抗环境变化●光纤通信系统 ●局域网
●CATV
●光纤传感器 ●测量仪器
光纤准直器是隔离器和波分复用器等在线光无源器件的基本元件，具有低插损和高回损特性，深圳兴博科技可为客户定制和批量供应各类光纤准直器，先进和高质量的镀膜还能保证准直器可以承受高功率。
性能参数
参数单位数值
工作波长nm1310,1550 or 1310/1550
工作波长范围 nm+/-40
工作距离mm5或者用户指定
典型插损dB0.16
最大插损dB0.2
最小回损dB60
最大PDL dB0.02
可承受拉力N5
光纤类型 SMF-28e或者多模光纤
工作温度 ℃ -5 to +70
储存温度 ℃-40 to +85
结构示意图
实物图。
标准单光纤准直器-调节
功率计 预装好的准直器
光源
耦合器
图解 1
装配步骤 2：对尾纤点胶
2. 如调节后参数满足要求，则将尾纤拉出距斜面 1/3 的位置，点 353ND 胶； 再将尾纤推入玻璃圆管中，用干棉签将多余溢出的胶擦拭干净进行调节， 将在 A，B 两点上的插损调到原数值为止，在尾纤和玻璃圆管交接处涂一圈 UV305 胶，并用紫外光照射固化。
距离的最远端（A）和最近端（B）处，并且在 A，B 两点都将数值调节到最
小值为止。（图解 1）
*数值要求：A，B 两点的插入损耗的差值小于 0.02dB。
*A，B 两点的位置由客户要求指定。
A
B
文件号： 版本号：
供应品：
1. 棉签和无尘纸 2. 酒精 3. UV305 胶
4. 353ND 胶 5. 单面胶带
标准单光纤准直器-调节
材料： 1. 预装好尾纤的准直器
装配步骤 1：对准直器进行调节
程序
设备和工具：
1. 光源 3. 紫外光防护罩 5. 熔接机 7. 调整架
8. 平面镜 10.烘烤夹具
2. 紫外光光源 4. 功率计 6. 切刀 7. 指镊
9. 十字改锥
11. 胶带架
平面镜
1. 将预装完成的准直器固定在调整架上进行调节，将平面镜放在准直器工作
3. 将装配好的准直器直角平面向上悬挂在夹具上放入烤箱；在 85℃烘烤 1-2 个小时，110℃烘烤 2-3 个小时，并填写《烘烤记录表》。（图解 2）
353ND 胶
UV305 胶
353ND 胶
图解 2
编制：
审核：
批准：
生效日期：
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光纤通信器件
第五章 光纤的制造工艺和光器件
等高成像透镜： 在复印机、传真机、印刷机等成像光学系统中需要
采用1：1成像系统。这时采用自聚焦透镜最为简便，因 为一根自聚焦透镜可满足正立、等倍、实像的条件。而 普通透镜至少需要三块透镜组合成复合透镜。
实际使用时，将物置于自聚焦透镜物方主平面上，在像
透镜后光线汇聚在另一端面上，由球差理论可得自聚焦透镜
聚焦点光斑的尺寸公式为：
R21源自N2 0f (NA)
R为焦点处光斑的半径, NA为数值孔径, f为焦距, N0为轴上的 折射率。准直是聚焦功能的逆向运用，根据自聚焦透镜的传
光原理，对于Z=1/4P节距的自聚焦透镜，当汇聚光从自聚焦
透镜一端面输入时，经过自聚焦透镜后会转变成2平020行年3光月2线5日。星期三
(2) 塑料光纤：成本低，但损耗很大，温度性能差； (3) 中红外光纤：大于1.55um散射损耗低； (4) 液芯光纤：纤芯为液体，可以满足特殊需要； (5) 晶体光纤：纤芯为晶体，可用于制造各种有源和
无源光器件。
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光纤通信器件
第五章 光纤的制造工艺和光器件
***自聚焦透镜（Grade index Lens）
AZ
b arcsin f sin
AZ n0
A
其中 f 为光纤纤芯半径，NA为数值孔径；Z为自聚焦透
镜的长度，A 称为透镜的聚焦常数。
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光纤通信器件
第五章 光纤的制造工艺和光器件
上式中，若透镜长度Z取为节距的1/4时， AZ ，上式
2
成为
b
NA n0 A
光缆工艺流程图
光缆工艺流程图金属加强构件、松套层绞填充式、铝(钢)-聚乙烯粘结护套通信用室外光缆产品标准:YD/T901-2009产品型号:GYTS(A)系列工艺流程:外购光纤填充纤膏、挤PBT套管挤LDPE填充绳金属加强构件、SZ绞合成缆、扎纱、填充缆膏、纵包阻水无纺布、扎纱镀锌钢丝挤LDPE垫层纵包轧纹铝塑复合带(或钢塑复合带)、挤HDPE护套印字成轴成检包装注: 关键工序特殊工序材料:1.光纤;2.纤膏;3.PBT料;4.色母料;5.LDPE绝缘料;6.缆膏;7.阻水无纺布;8.聚酯纱;9.铝塑复合带;10.钢塑复合带;11.HDPE护套料;12.镀锌钢丝。
金属加强构件聚乙烯护套中心束管式全填充型通信用室外光缆产品标准:YD/T769-2010产品型号:GYXTY(A、S)系列;工艺流程:外购光纤填充纤膏、挤PBT套管层绞镀锌钢丝、绕包无纺布挤HDPE护套印字成轴成检包装注: 关键工序特殊工序材料:1.光纤;2.纤膏;3.PBT料;4.镀锌钢丝;5.无纺布;6.HDPE护套料;7.LDPE 绝缘料;8.铝塑复合带;9.钢塑复合带。
金属加强构件夹带钢-聚乙烯粘结护套中心束管式全填充型通信用室外光缆产品标准:YD/T769-2010产品型号:GYXTW系列工艺流程:外购光纤填充纤膏、挤PBT套管纵包阻水无纺布、纵包轧纹钢塑复合带、镀锌钢丝、挤HDPE护套印字成轴成检包装注: 关键工序特殊工序材料:1.光纤;2.纤膏;3.PBT料;4.阻水无纺布;5.镀锌钢丝;6.钢塑复合带;7.中密度聚乙烯护套料。
FTTH皮线光缆产品标准:YD/T1997-2009产品型号:GJXDH、GJXFDH、GJXV系列工艺流程:KFRP外购光纤 1-4光纤挤PVC、LSZH护套印字成检成盘包装KFRP注: 特殊工序材料:1.IUT G.657光纤;2.KFRP碳纤维棒或钢丝;3.PVC或LSZH护套料。
铜芯聚烯烃绝缘铝塑综合护套市内通信电缆产品标准:YD/T322-1996产品型号:HYA系列工艺流程:外购Φ2.6无氧铜拉丝、退火、挤聚烯烃绝缘、火花检查对绞色带、成缆、绕包聚酯膜纵包铝塑复合带、挤PE护套印字成轴成检充气包装注: 关键工序特殊工序材料:1.无氧铜;2.聚烯烃绝缘;3.色母料;4.扎色带;5. 聚酯膜;6.塑铝塑复合带;7.PE护套。