光电子技术光纤与光纤技术简介
光电子技术在军事领域的应用
光电子技术在军事领域的应用光电子技术已经成为现代军事领域的重要组成部分，应用广泛而深入。
光学技术的进步是现代武器高度自动化和信息化的必要条件之一。
在现代战争中，军队需要快速、准确地获取大量的信息，光电子技术正是为此提供了强有力的支持。
下面本文将重点介绍光电子技术在军事领域的应用。
一、传感器技术传感器是一种将环境参数转换为易于处理的电信号的装置。
它可以收集大量的信息并将其传给作战系统，使指挥员能够更好地了解战场的情况。
光学传感器是军事领域中常见的一种，它可以检测目标的距离、大小、速度等重要信息。
这些信息能够帮助军队制定更加详细的计划和战术策略。
例如，光学传感器可以在夜间检测目标的热量，以此来指示掩体或其他警戒。
此外，在战术方面，光电传感器可以用于自动目标跟踪和自动瞄准系统，提高作战效率和命中率。
二、机器视觉技术机器视觉技术也是一种光电子技术，可以通过相机或其他光学设备收集图像并进行分析。
在军事领域中，机器视觉技术可以用于识别、跟踪和分析目标。
通过加入计算机视觉和机器学习技术，机器视觉可以比人类更快地标注目标、分类目标、检测异常，并在实时的目标识别中扮演重要的角色。
在现代的防空系统中，机器视觉技术可以检测并跟踪空中目标。
未来，这项技术也有望应用于自动驾驶系统和无人机技术领域。
三、激光武器技术激光武器已经成为现代战争领域的一项重要技术。
激光武器通过将能量聚焦并投射到目标上，能够对敌方装备、掩体和战斗人员造成潜在的致命性打击。
激光武器技术可以提供各种各样的攻击方式，包括点射、切割和烧穿。
激光武器的精度也很高，可以避免对民用设施造成误伤。
此外，激光武器可以安装在各种各样的设备上，包括坦克、无人机和舰艇等。
四、光纤通信技术在现代战争中，通信技术是至关重要的。
光纤通信技术是一种传输速度快、抗干扰性能强的通信技术。
光纤通信技术可以将高速数字信号转换为射线、反射或透射信号，能够有效地传送大量数据。
在军用通信中，光纤通信技术不仅方便快捷，还能抵御部分电磁脉冲干扰。
光纤的概念和技术简介
光纤的概念和技术简介背景介绍1881年,亚历山大·格雷厄姆·贝尔成功传输声音信号光线。
“发射器”是一面镜子,反射的光在它上面产生振动，发出略有不同的声音。
接收器是一块硒,它有一个电阻对光线很敏感。
贝尔称他的发明为“光”,认为这是注定要成为他一生中最大的成就。
尽管贝尔发明的原理性质,作为光通信系统里面成功运作的所有必需的组件:一个发射机将交流信号转换成一个光源,光接收器接受并把它转换成一个可读的(电子)信号;以及媒介携带光从一点到另一点。
在设计一个光纤通信系统时,贝尔最大的障碍不是发射机或接收机,而是作为媒体的光必须能够传递,户外太阳光束的传播显然不能胜任这份工作。
快进到1970年,当终于实现产生一个商业上可行的光通信技术。
就像贝尔教授,主要还是集中在传输媒体的发明能够携带光信号长距离水平可以接受的衰减(功率损耗)。
在传输途中,光脉冲失去一些能量。
研究人员可接受的损失值为20 db/公里或更少。
也就是1%的光进入媒体仍将在1公里中“传输”。
在1970年初,康宁玻璃的科学家们成功地开发了一种玻璃纤维，其损失20 db/公里,而在70年末杜邦公司推出第一个小直径丙烯酸纤维具有类似衰减。
商业应用的光纤之后很快运用起来。
电话公司迅速开始取代铜线骨干光纤线在两个地区、在长途电话系统以及城际电信系统。
有线电视公司也开始将光纤集成到电缆系统带宽升级干线连接中央办公室和区域中心或节点。
许多学院,大学,写字楼,工厂也开始利用光纤互连大型机和局域网络计算系统——无论是增加带宽,也为了提高可靠性的日益复杂的计算机网络。
在同一时期，光纤在航空电子设备和其他军事航空航天也得到应用。
1976年美国空军更换线束的a-7飞机的所有光学数据链路的机载光技术项目(在空中):302电缆,1200多米长,体重在40000克被替换为12纤维,76米长,体重低于1700克。
今天,使用光纤系统进行数字化视频、语音和数据是常见的。
光纤的简单介绍及技术参数
光纤的简单介绍及技术参数一、概述当今世界，光纤通信已成为通信的主要手段。
同时，光纤通讯技术也在飞速的发展，使得光纤传输系统以其众多的优点，赢得了大家的青睐。
光纤传输系统具有以下显著优点：容量大、传输距离远。
光纤理论带宽可达20000GHz，无中继传输距离可达50-80公里。
由玻璃制成，抗电磁干扰、传输质量好，可用于电力网和变电所内等强电磁环境中。
光纤重量轻，可以弯曲，易于铺设。
可节约贵重金属，且抗腐蚀能力很强。
制作光纤的原料丰富，随着工艺的进步、规模的扩大，其成本进一步下降，整个传输系统的成本也低。
二、光纤传输系统简介光纤传输即是以光波为载频，以光导纤维为传输介质的一种通信方式，因其拥有传输频带宽、信号损耗低、抗干扰能力强、重量轻等优点。
光纤通信在近二十年来得到了飞速的发展。
1、光纤的结构光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm)，中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm)，最外是加强用的树脂涂层。
2、光纤的分类1）按传输模式来划分：单模光纤（Single-mode）单模光纤只传输主模，由于完全避免了模式色散，使得单模光纤的传输频带很宽，因而适用于大容量、长距离的传输系统。
多模光纤（Multi-mode）多模光纤有多个模式在光纤中传输，由于色散和相差，其传输性能较差、频带较窄、容量小、距离也较短。
2) 按折射率分布来划分：多模光纤可分为：阶跃型（突变型）和梯度型（渐变型、自聚焦型）。
单模光纤则为阶跃型。
3、常用光纤规格单模：8/125μm，9/125μm，10/125μm多模：50/125μm 欧洲标准；62.5/125μm 美国标准工业，医疗和低速网络：100/140μm，200/230μm塑料：98/1000μm 用于汽车控制。
4、光纤的衰减造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。
本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。
光电子技术基础
光电子技术基础•光电子技术概述•光源与光辐射•光电探测器与光电转换目录•光学系统与光路设计•光电子器件与工艺•光电子技术应用实例光电子技术概述01CATALOGUE光电子技术的定义与发展光电子技术的定义光电子技术是研究光与电子相互作用及其应用的科学领域，涉及光的产生、传输、调制、检测和处理等方面。
光电子技术的发展历程自20世纪初爱因斯坦提出光电效应以来，光电子技术经历了从基础研究到应用研究的逐步发展，现已成为现代科技领域的重要分支。
光电子技术在通信领域的应用主要包括光纤通信、无线通信和卫星通信等，实现了高速、大容量的数据传输。
通信领域光电子技术在显示技术方面的应用如液晶显示、有机发光显示等，为现代电子产品提供了丰富多彩的视觉体验。
显示技术光电子技术在太阳能利用、光伏发电等领域的应用，为可再生能源的开发和利用提供了技术支持。
能源领域光电子技术在生物医学领域的应用如光学成像、光动力疗法等，为疾病的诊断和治疗提供了新的手段。
生物医学随着微电子技术的发展，光电子器件将越来越微型化、集成化，实现更高的性能和更小的体积。
微型化与集成化人工智能和自动化技术的引入将进一步提高光电子系统的智能化水平，实现更高效的运行和管理。
智能化与自动化环保意识的提高将推动光电子技术向更环保的方向发展，如开发低能耗、无污染的光电子器件和系统等。
绿色环保光电子技术与材料科学、生物医学等学科的融合将产生更多的交叉学科和创新应用。
跨学科融合光源与光辐射02CATALOGUE利用物体加热到高温后产生的热辐射发光，如白炽灯、卤钨灯等。
具有连续光谱、色温低、显色性好等特点。
热辐射光源利用气体放电时产生的可见光辐射发光，如荧光灯、高压汞灯等。
具有高效、节能、长寿命等优点。
气体放电光源利用固体发光材料在电场或光场激发下产生的发光现象，如LED 、OLED 等。
具有节能环保、响应速度快、可调控性强等特点。
固体发光光源光源的种类与特性表示光源发出的总光能量，单位是流明（lm ）。
光纤基础介绍
光工作的波段
1. 可见光波段（Visible Light Band）：可见光波段通常指波长范围在380纳米（nm）到780
纳米（nm）之间的光。可见光波段是人眼可见的光谱范围，常用于照明、显示和一些 短距离通信应用。
2. 近红外波段（Near Infrared Band）：近红外波段通常指波长范围在780纳米（nm）到
4. 根据特殊用途：
1. 光纤传感器用光纤（Fiber Optic Sensor Fiber）：用于光纤传感器中，具有特殊的结构和特性。 2. 光纤光栅（Fiber Bragg Grating Fiber）：在光纤中引入光栅结构，用于光纤传感和光谱分析等应用。
光纤和光缆关系
• 光纤（Fiber）：光纤是一种细长的柔韧的光导纤维，通常由
光纤基础介绍
什么是光纤
• 光纤是一种用于传输光信号的细长柔韧的光导纤维。它由高纯度的
玻璃或塑料制成，具有非常高的折射率，可以将光信号在其内部进 行传输。
光纤原理
• 光纤的原理是基于全反射的现象。当光线从光纤的一端进入时，由
于光纤的折射率高于周围介质，光线会在光纤的界面上发生全反射， 并沿着光纤的轴向传输。由于光线在光纤内部的传输是基于全反射 的，所以光信号可以在光纤中传输较长的距离而不会明显衰减。
2500纳米（nm）之间的光。近红外波段在光通信和光传感等领域得到广泛应用，因为 在这个波段上，光纤的传输损耗较低。
3. 中红外波段（Mid Infrared Band）：中红外波段通常指波长范围在2500纳米（nm）到
5000纳米（nm）之间的光。中红外波段在红外传感和光谱分析等领域具有重要应用具有高带 宽、低损耗和抗干扰等优点。
• 光缆（Cable）：光缆是由一个或多个光纤组成的电缆，用于
光纤基础知识
光纤基础知识光纤，是一种光导纤维，广泛应用于通信、医疗、工业等领域。
它可以高效传输光信号，具有较大的带宽和低的衰减，被认为是现代通信技术的重要组成部分。
本文将介绍光纤的基本原理、结构和常见应用。
一、光纤的基本原理光纤的传输基于光的全反射原理。
当光从一种介质射向密度较大的介质时，会发生全反射现象。
利用这个特性，将光信号封装在一根玻璃或塑料纤维中，通过纤维内部的反射来传输光信号。
二、光纤的结构1. 光纤芯：光纤芯是光信号传输的核心部分，通常由高纯度的二氧化硅或塑料材料制成。
光信号在光纤芯内进行全反射，不会发生衰减。
2. 光纤包层：光纤包层是包围光纤芯的一层材料，通常由折射率较低的材料制成。
它的作用是减少光信号的损失，并保持光信号沿着光纤传输的方向。
3. 光纤护套：光纤护套是外部的保护层，通常由聚氨脂或聚乙烯等材料制成。
它可以保护光纤免受机械和环境损坏。
三、光纤的工作原理光纤的传输过程可以分为发射、传输和接收三个过程。
1. 发射：发射端通过光源产生光信号，并将信号输入光纤芯中。
常用的光源有激光器和发光二极管等。
2. 传输：光信号在光纤芯中以全内反射的方式传输，信号可以在光纤中长距离传输而不发生明显衰减。
3. 接收：接收端利用光探测器接收传输过来的光信号，并将其转换为电信号进行进一步处理和传输。
四、光纤的优势与应用光纤具有许多优势，使其成为通信和其他行业首选的传输介质。
1. 大带宽：光纤具有较大的带宽，可以支持高速数据传输和大容量通信。
2. 长传输距离：光信号在光纤中传输衰减较小，可以实现较长的传输距离。
3. 抗干扰性：光纤不受电磁干扰和射频干扰，适用于复杂环境和电磁敏感设备。
4. 安全性：光纤传输的信号无法被窃听，具有较高的安全性。
光纤的应用广泛，包括但不限于以下领域：1. 通信领域：光纤用于电话、互联网和有线电视等通信网络，提供高速、可靠的通信服务。
2. 医疗领域：光纤在内窥镜、光纤导光束等医疗设备中得到应用，用于检测、诊断和手术。
光纤技术概述
光纤技术概述光纤技术中利用玻璃（或塑料）细丝（纤维）来传输数据。
光纤技术的使用完全基于全内反射原理。
光线的反射或折射完全取决于它与平面相交所成的角度。
光纤系统与铜芯导线系统十分相似。
区别在于光纤利用光线脉冲沿着光纤线路传输信息，而铜芯导线利用电子脉冲沿着自身的线路传输信息。
光纤的两种类型分别被称为单模（SM）和多模（MM）：多模光纤：它有一个很大的电缆心线束，能够让数百条光线同时通过光纤进行传播。
多模光纤主要用于短距离的系统中（低于2km）。
单模光纤：它有一个小得很多的电缆心线束，同时只能供一条光束通过电缆心线束进行传播。
单模纤维设计用来保持每一条光学信号经过长距离传输后在空间及光谱方面的完整性，可供更多的信息进行传输。
多模光纤modem与单模光纤modem的选择：单模光纤modem 价格一般都略高于多模光纤modem的价格，但是由于现在单模光纤的使用越来越广泛，而使得单模光纤的价格大幅度的下降，现在已经低于多模光纤的价格，如果传输距离不是很远的话，建议使用多模光纤modem，但是如果距离超过一定的距离，建议使用单模光纤modem,因为这样整个系统的价格就可以下降。
光纤接口分为FC,ST,SC接口，详细情况如下：FC是FerruleConnector的缩写，其外部加强采用金属套，紧固方式为螺丝扣。
最早，FC类型的连接器，采用的陶瓷插针的对接端面是平面接触方式。
此类连接器结构简单，操作方便，制作容易，但光纤端面对微尘较为敏感。
后来，该类型连接器有了改进，采用对接端面呈球面的插针(PC)，而外部结构没有改变，使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高。
SC型光纤连接器外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同，其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不需旋转。
此类连接器价格低廉，插拔操作方便，抗压强度较高，安装密度高。
ST型光纤连接器外壳呈圆形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同，其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式。
光电子技术——光纤与光纤技术简介
★涂覆层直径
普通光纤 内层 － 170～200um 外层 － 245um
125um 245um
.
9
1. 光 纤 简 介
•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。
.
10
1. 光 纤 简 介
•光纤剖面折射率示意图
芯层
芯层 包层
包层
G.652
G.655
.
多模
11
1. 光 纤 简 介
•光纤通信原理
光纤与光纤制造工艺
.
1
内容
1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 主要光纤产品介绍 4. 光纤技术发展概况
.
2
1. 光 纤 简 介
.
3
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。
D-405M '83
D-135M '83
FTM-2.4G '90
商用
D-1.12G '87
D-560M '85
FTM-600M '89
C-34M '80
ITS-2400 '92
SMS-2500 '94
ITS-600 '91
SMS-600 '93
NB-WDM（窄带波分复用）
SONET
PDH SDH PDH
DFB Long Wave
MQW External Mod.
WDM
W32 '98 W16 '97
W8
10G
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Measurement 1 Coating 1st
Coating 2nd
Take-up unit
Capstan
Measurement 2
29
2. 光纤制造工艺
?拉 丝
30
2. 光纤制造工艺
?筛 选
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。
31
2. 光纤制造工艺
?测试与包装
?四种工艺在全球的大体市场份额
VAD OVD MCVD PCVD
32%
28%
30%
10%
19
2. 光纤制造工艺
?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
20
2. 光纤制造工艺
?汽相轴向沉积法（ VAD）
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
14
2. 光 纤 制 造 工 艺
15
2. 光纤制造工艺
?光纤制造基本过程
玻璃加工
制棒
清洗
包装入库
性能测试
拉丝
16
2. 光纤制造工艺
?预制棒介绍
预制棒尺寸： －直径：φ60mm ，φ80mm ，φ150mm －长度： 1m～2m
光纤与光纤制造工艺
1
内容
1. 光纤简介 2. 光纤制造工艺 3. 主要光纤产品介绍 4. 光纤技术发展概况
2
1. 光 纤 简 介
3
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。
★涂覆层直径
125um
普通光纤
245um
内层 － 170～200um
外层 － 245um
9
1. 光 纤 简 介
?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。
10
1. 光 纤层
包层
G.652
G.655
多模
11
1. 光 纤 简 介
?光纤通信原理
5
1. 光 纤 简 介
?光纤分类
光纤
通 信用 光纤
非 通信 用光纤
单模光纤（SM）
多模光纤（MM ）
特种光纤
光纤传感 光纤信号处理 光纤测量 其它光学系统
6
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）。
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。
★ 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
24
2. 光纤制造工艺
?PCVD工艺流程
沉积层
涂覆层
PCVD沉积
石英管 石英套管 石英衬管
熔缩
芯层
包层
包层
芯棒测试
套棒
拉丝 筛选 光纤测试 成品包装
25
2. 光纤制造工艺
?PCVD 沉积
反应机理
SiCl4+GeCl4+ C2F6+O2
SiCl4+O2 → SiO2+2Cl2
GeCl 4+O2→GeO 2+2Cl2
PCVD
优点 * 沉积层非常薄 * 工艺控制性强 磁控管 * 折射率剖面精确 * 原材料利用率高
光纤
电信 号
光发 送机
光接 受机
电信 号
4
1. 光 纤 简 介
?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
预制棒要求： －高纯度； －准确的折射率分布
制棒方法： －玻璃分相法 －溶胶－凝胶法 －气相沉积法
17
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）
18
2. 光纤制造工艺
22
2. 光纤制造工艺
?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
23
2. 光纤制造工艺
?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
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。
32
3. 主要光纤产品
33
3. 主要光纤产品
?产品分类
光纤
普通 光纤
特种 光纤
单模光纤
多模光纤
保偏光纤 DCF 光纤 大芯径光纤 光子晶体光纤
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
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2. 光纤制造工艺
? 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
光纤中能够传导的模式是由光纤结构参数所决 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。
7
1. 光 纤 简 介
?单模与多模光纤
单模光纤
阶跃型多模
8
1. 光 纤 简 介
?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
炉体 谐振腔 等离子体
石英管
真空泵
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2. 光纤制造工艺
?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。
27
2. 光纤制造工艺
?芯棒测试
熔缩好的芯棒经 设备测试确定芯 棒质量
?套 棒
28
2. 光纤制造工艺
Feeder RIT
Furnace
PLC Fusion group 1 Fusion group 2
光纤通信采用数字通信原理。
模拟信号
编码
010011010
数字信号
解码
模拟信号
12
1. 光 纤 简 介
?光纤通信网络
光--电--光中继的数字通信
单信道全光中继数字通信
13
1. 光 纤 简 介
?光纤通信特点
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；