光纤耦合器的发展与制作201993
光电耦合器的发展
光电耦合器的发展随着半导体技术和光电子学的发展，一种能有效地隔离噪音和抑制干扰的新型半导体器件——光电耦合器，于1966年问世了。
光耦合器是对光信号实现分路、合路和分配的无源器件，是波分复用、光纤局域网、光纤有线电视网以及某些测量仪表中不可缺少的光学器件。
几种典型的光纤耦合器结构图如下所示：光耦合器件的工作原理如下：4端口光耦合器是最简单的器件。
4端口光耦合器的结构和原理如图3-33所示。
光耦合器件的性能参数如下：一、插入损耗：插入损耗是指光功率从特定的端口到另一端口路径的损耗。
从输入端口k到输出端口j的插入损耗可表示为：二、附加损耗：附加损耗Le的定义是输入功率与总输出功率的比值。
对于图3-33所示的4端口光耦合器有：三、分光比：分光比是某一输出端口的光功率与所有输出端口光功率之比。
它说明输出端口间光功率分配的百分比。
对于4端口光耦合器可以表示为：四、隔离度：隔离度也称为方向性或串扰，隔离度高意味着线路之间的串扰小。
它表示输入功率出现在不希望的输出端的多少。
对于4端口光耦合器，其数学形式是：光电耦合的主要特点如下：输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于10 10Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。
由于“光”传输的单向性，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。
由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。
因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。
容易和逻辑电路配合。
响应速度快。
光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。
无触点、寿命长、体积小、耐冲击。
光电耦合器的优点是体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、能隔离噪音、工作温度宽，输入输出之间电绝缘，单向传输信号及逻辑电路易连接等。
光电耦合器按光接收器件可分为有硅光敏器件（光敏二极管、雪崩型光敏二极管、PIN光敏二极管、光敏三极管等）、光敏可控硅和光敏集成电路。
光端机中的光纤耦合技术应用和发展趋势
光端机中的光纤耦合技术应用和发展趋势光纤通信作为一种高速、大容量、远距离传输的通信方式，在现代通信领域发挥着极为重要的作用。
而光纤耦合技术作为光端机的关键部分，起到了连接光源和光纤之间的重要桥梁。
本文将探讨光端机中的光纤耦合技术的应用和发展趋势。
首先，光纤耦合技术在光端机中的应用非常广泛。
在传输过程中，光纤耦合技术起到了将光信号从光源传输到光纤的关键作用。
光纤耦合技术的主要应用包括光纤连接器、光纤适配器和光纤集线器。
光纤连接器是用于实现光纤之间可靠连接的关键部件。
它能够确保光信号在传输过程中不受损失，并实现光纤之间的低插损和高反射。
常见的光纤连接器类型有SC、LC、FC等。
光纤适配器则通过不同类型的光纤连接器实现光纤之间的连接。
光纤集线器作为光学转换设备，能够将多个光信号进行集中，并将其发送到远程的光纤节点。
这些应用中，光纤耦合技术的稳定性和可靠性对于光纤通信系统的正常运行至关重要。
其次，光纤耦合技术在光端机中的发展趋势也值得关注。
随着通信技术的不断发展，对光纤耦合技术的要求也越来越高。
一方面，随着通信速率的提高，对光纤耦合技术的传输带宽要求也越来越大。
因此，开发更高速、更大容量的光纤耦合技术成为了研究的重点。
另一方面，为了适应传输系统的多样化需求，越来越多的光纤耦合技术产品开始向小型化、集成化发展，以提高系统的可靠性和稳定性。
此外，光纤耦合技术在光端机中还面临一些挑战。
例如，光纤之间的连接精度要求较高，对工艺和设备的要求也较为严格。
另外，光纤连接过程中的损耗和杂散光问题也需要解决。
针对这些挑战，研究人员正在努力提高光纤耦合技术的制造工艺和测试手段，以实现更高效、更稳定的光纤连接。
最后，光纤耦合技术的发展还面临一些机遇。
随着光纤通信市场的不断扩大，光纤耦合技术的需求也将不断增长。
同时，新兴的技术如5G通信、云计算等的发展，也为光纤耦合技术的应用带来了新的机遇。
例如，5G通信中对高速、高容量的光纤传输需求日益增加，这为光纤耦合技术的应用提供了广阔的发展空间。
光纤耦合器的理论_设计及进展_林锦海
光纤耦合器的理论_设计及进展_林锦海光纤耦合器的设计主要包括两个方面：光纤输入/输出端口的耦合设计和光信号的分配设计。
在光纤输入/输出端口的耦合设计中，首先需要确定合适的端口尺寸和位置，以使得光能从一个光纤传输到另一个光纤时损耗尽可能小。
常用的耦合方式有直接耦合、偏导耦合和光纤光栅耦合等。
光纤输入/输出端口的耦合设计需要考虑光信号的传输损耗、耦合效率和波导模式的匹配等因素。
为了减小耦合损耗，可以使用透镜、光纤光栅、光纤球引导等器件来实现。
其中，光纤光栅是一种能够将光能耦合到光纤中的微光学结构，它通过改变光波的传播方向和折射率来实现光束的聚焦。
光信号的分配设计是指将多个输入光纤中的光信号分配到多个输出光纤中。
常见的分配方式有平均分配、不均匀分配和多通道分配等。
在分配设计中，需要考虑光信号的分布均匀性、分配损耗和互相干扰等因素。
在光纤耦合器的进展方面，目前的研究主要集中在提高耦合效率、减小耦合损耗和尺寸的微缩化等方面。
为了提高耦合效率，一种常见的方法是使用高质量的光纤和精密的器件加工技术。
另外，也有研究人员提出了一些新的耦合方式，如光波导塔形耦合器、光实体波导耦合器等。
这些新的耦合方式在提高耦合效率的同时，还能减小耦合损耗和增加容错性。
在尺寸微缩化方面，研究人员提出了一些新的光纤耦合器的设计和制造方法。
例如，使用先进的微纳加工技术可以在晶片上实现微型光纤耦合器，从而实现器件的集成和微型化。
总之，光纤耦合器的理论与设计是光通信和光学器件研究中的重要内容。
通过不断地改进和创新，光纤耦合器的性能将得到进一步的提高，为光通信和光学器件的应用提供更好的支撑和发展。
光纤耦合器的发展与制作201993
3、 光纤的传光原理
分析光纤的传输原理有两种方法：
• 几何光学法：将光看成一条条的几 何射线来分析，也称射线理论
应用条件：光波的波长远小于光纤 的几何尺寸，只适用于多模光纤
• 波动光学法：光波按电磁场理论， 用麦克斯韦方程组求解，也称模式 理论。 它既可用于多模光纤，也可 用于单模光纤
4 光纤光缆制造技术 4.1 光纤材料
1、光纤的诞生 • 早在古希腊的玻璃制作工人就发现玻璃可以传输可见光，他们利
用玻璃的这种性质，制作了各种流光异彩的玻璃工艺品。十九世 纪中期英国的丁达尔(J. Tyndall)利用实验证明利用光的全反射原 理，光线在水中可以实现弯曲传播。
1、光纤的诞生
• 1927年英国的贝尔德(J. G.Baird)提出利用光 的全反射现象制成石英光纤，从此以后人们把 注意力集中到石英这种材料上。早期的光纤只 有纤芯，利用空气－石英构成的界面实现光线 的全反射，由于这种结构的开放性，经常引起 光线的泄漏。为解决这一问题人们实验在玻璃 纤维上涂覆塑料，以降低光线的泄漏同时对玻 璃芯起一定的保护。这时初步形成了光纤纤芯 －包层结构，但由于塑料包层难以做到均匀一 致，而且塑料包层与玻璃纤芯之间界面不够平 滑理想，光能量损失很大。
纤芯坯料棒 内坩埚
包层坯料棒
纤芯 玻璃
熔炉
外坩埚
包层玻 璃
拉制光纤 (到拉丝机)
直接熔化法： 可用于制造石英 光纤、卤化物光 纤和硫属光纤
具有可连续制造 的优点
但坯料棒熔化过 程中容易带来杂 质，它的最低损 耗值为5 dB/km
光纤拉丝机
精密输送机构
光纤预制棒置备好之后进行光纤拉丝 d = 10~25 mm; L = 60~120 cm
(完整word版)光纤耦合器光纤耦合器
光纤耦合器光纤耦合器（Coupler）又称分歧器（Splitter），是将光讯号从一条光纤中分至多条光纤中的元件，属于光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会应用到，与光纤连接器分列被动元件中使用最大项的（根据ElectroniCat资料，两者市场金额在2003年约达25亿美元）。
光纤耦合器可分标准耦合器（双分支，单位1×2，亦即将光讯号分成两个功率）、星状／树状耦合器、以及波长多工器（WDM，若波长属高密度分出，即波长间距窄，则属于DWDM），制作方式则有烧结（Fuse）、微光学式（MicroOptics）、光波导式（WaveGuide）三种，而以烧结式方法生产占多数（约有90％）。
烧结方式的制作法，是将两条光纤并在一起烧融拉伸，使核芯聚合一起，以达光耦合作用，而其中最重要的生产设备是融烧机，也是其中的重要步骤，虽然重要步骤部份可由机器代工，但烧结之后，仍须人工作检测封装，因此人工成本约占10～15％左右，再者采用人工检测封装须保品质的一致性，这也是量产时所必须克服的，但技术困难度不若DWDMmodule及光主动元件高，因此初期想进入光纤产业的厂商，大部分会从光耦合器切入，毛利则在20～30％。
国外业者有JDS、E-Tek、Oplink、Gould等，目前都已直接在大陆设厂生产耦合器跳线先说配线架吧，就是外线（电信线路）和内线进行交换为了方便管理而设的线路管理的机架。
通常外线是架好不用动的，内现在表层，员工调了位置或人员流动时就要对号码或分机进行相应的移动，这就是跳线。
跳线，实际上就是将用户的端口在交换机上（网络）和配线架上（语音）做一个调整，但现在的弱电几乎都是在配线架上面完成，网络和语音都在一块的，这就是网管的基本工作。
另外顺便说一句，现在还有一种光纤跳线，在配线架上面用的，俗名也叫跳线/尾纤，呵呵。
尾纤尾纤又叫猪尾线，只有一端有连接头，而另一端是一根光缆纤芯的断头，通过熔接与其他光缆纤芯相连，常出现在光纤终端盒内，用于连接光缆与光纤收发器（之间还用到耦合器、跳线等）。
什么是光纤耦合器？光纤耦合器的原理与用途是什么？
什么是光纤耦合器？光纤耦合器的原理与用途是什么？众所周知，光网络系统也需要将光信号进行耦合、分支、分配，那么这就需要光纤耦合器来实现了。
那么，什么是光纤耦合器，光纤耦合器的原理与用途又是什么呢？什么是光纤耦合器1 别名：光纤耦合器又称光纤适配器，又称光纤法兰。
2 定义：光纤与光纤之间进行可拆卸(活动)连接的器件，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使其介入光链路从而对系统造成的影响减到最小。
3分类：根据光纤不同分类SC光纤耦合器:应用于SC光纤接口，若是8条细的铜触片，则是RJ-45接口，若是一根铜柱则是SC光纤接口。
LC光纤耦合器:应用于LC光纤接口，连接SFP模块的连接器，路由器常用。
FC光纤耦合器:应用于FC光纤接口，一般在ODF侧采用。
ST光纤耦合器:应用于ST光纤接口，常用于光纤配线架。
光纤耦合器的原理与用途是什么光网络系统也需要将光信号进行耦合、分支、分配，这就需要光纤耦合器来实现。
光纤耦合器又称光分路器、分光器，是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，常用M×N来表示一个分路器有M个输入端和N个输出端。
在光纤CATV系统中使用的光分路器一般都是1×2、1×3以及由它们组成的1×N光分路器1...原理可以分为熔融拉锥型和平面波导型两种，熔融拉锥型产品是将两根或多根光纤进行侧面熔接而成；平面波导型是微光学元件型产品，采用光刻技术，在介质或半导体基板上形成光波导，实现分支分配功能。
这两种型式的分光原理类似，它们通过改变光纤间的消逝场相互耦合（耦合度，耦合长度）以及改变光纤纤半径来实现不同大小分支量，反之也可以将多路光信号合为一路信号叫做合成器。
熔锥型光纤耦合器因制作方法简单、价格便宜、容易与外部光纤连接成为一整体，而且可以耐孚机械振动和温度变化等优点，目前成为市场的主流制造技术。
全光纤耦合器件
全光纤耦合器件
光纤耦合器是全光纤耦合器件的核心部件之一，它能够将光束从一个光纤传输到另一个光纤，并实现光的耦合和分离。
光纤耦合器一般采用光纤对接技术或者光纤内部的微型透镜技术，通过合适的设计和制备工艺，实现高效的光束耦合。
光栅是全光纤耦合器件另一个重要组成部分，它能够对光信号进行调制和分光，使得光信号具有更高的信息传输容量。
光栅一般采用光纤中的光折射率分布或者光纤表面的细微结构实现，通过改变光信号的传播路径和振幅，实现对光信号的调制。
光纤调制器是全光纤耦合器件中用于改变光信号特性的组件，它能够通过改变光纤中的相位和振幅来实现对光信号的调制。
光纤调制器一般采用光纤中的电光效应或者光纤外部的电光效应实现，通过外加电场使光纤中的折射率发生变化，实现对光信号的调制。
全光纤耦合器件在通信领域有着广泛的应用，特别是在光纤通信系统中。
它能够解决光纤之间的耦合问题，实现光信号的传输和转换，提高光通信系统的性能和可靠性。
全光纤耦合器件具有低损耗、高耦合效率、可靠性高等特点，能够满足高速、大容量光通信系统的需求。
总结起来，全光纤耦合器件是一种重要的光通信器件，能够实现光信号的传输和调制。
它采用光纤耦合器、光栅和光纤调制器等组件，能够高效、可靠地完成光信号的耦合和分离，并满足光通信系统的要求。
全光纤耦合器件在光通信系统中有着广泛的应用前景，将在未来的光通信领域中发挥重要的作用。
光纤耦合器的分类及发展前景分析
第2期2019年1月No.2January，2019光纤耦合器是一种光纤无源器件，主要实现光信号的传输和分配，是光纤通信系统中用得比较多的光无源器件之一，在光纤通信及光纤传感领域占有举足轻重的地位。
由于光纤耦合器的问世，使得光纤系统更加小型化、集成化和紧凑化，大大促进了光纤通信系统和光纤传感系统的快速发展。
正是因为有了光纤耦合器，全光纤系统也逐渐可以变成现实，也使得光纤系统的性能得到优化，同时也可以使系统的成本得到降低。
发展光纤耦合器，也可以带动各种光纤器件的发展，促进各种性能优越的新型光纤器件的研制。
1 光纤耦合器的发展现状光纤耦合器的问世，促进了光纤通信的发展，自己本身也得到快速发展。
最早采用熔接的方法实现了多模光纤之间的焊接，紧接着采用类似的熔接技术实现了单模光纤之间的焊接。
进入80年代后，光纤通信逐步由多模向单模过渡，因而兴起了单模光纤耦合器的研发热潮。
经过了一段时间的探索，用FBT 工艺制造耦合器的方法，由于其结构简单、生产效率高、可靠性好、全光纤化及成本低等一系列无可匹敌的优点而在所有耦合器的制造方法中独占鳌头。
从2000年美国光器件生产线大量外移到中国开始，国内耦合器生产线如雨后春笋般建立，机器的需求量增加，但市场价格不断下降，许多公司纷纷从国内企业购买或仿造耦合器机器，但在技术上大同小异，没有重大突破。
虽然FBT 技术发展到今天已经可以满足耦合器市场的基本需求，但是要想在激烈的竞争中保持绝对的优势，就必须依靠技术上的突破，提高技术门槛。
将来的FBT 技术一定朝着类似半导体芯片生产工艺那样的方向发展，一次能生产出几个、几十个乃致几百个核心部件，一次封装后再分开便是一大批产品[1-3]。
2 光纤耦合器的分类与性能参数光纤耦合器因其分类标准不同，可有诸多分类方式。
根据端口形式、对称性、工作带宽、制作方式、传输模式等特性，有不同的分类。
根据传输方向和对称性可以分为光纤对称耦合器和非对称耦合器，根据偏振相关型，按工作带宽可以分为窄带耦合器和宽带耦合器，按制作方式可以分为拋磨型耦合器、熔融双锥型耦合器和微弯型耦合器，按传输模式可以分为单模光纤耦合器和多模光纤耦合器[3]。
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2. 汽相氧化过程： - 高纯度金属卤化物(如SiCl4和GeCl4)与氧反应生成SiO2微粒 - (通过四种不同的方法)将微粒收集在玻璃容器的表面 - 烧结 (在尚未熔化的状态将SiO2转化成玻璃体) 制成预制棒 - 拉丝成纤
直接熔化法：双坩埚法
等离子体
1000~1200度
快速移动，使沉积厚度减少， 有利于控制折射率分布
快速来回移动的微波谐振腔 (2.45 GHz，8米/分钟)
几点关键
• 为了防止石墨在高温下氧化，充入氩气等惰性气体加 以保护。
• 送棒机构与牵引辊的速度要一致，以保持光纤外径的 均匀性。
• 激光测径，紫外固化 • 外径的波动控制在0.5微米之内。 • 拉丝的速度可以调整，600m/min~1000m/m
汽相轴向沉积法 (VAD) 推进机 1977年 日本开发
马达 输送杆
马达
透明预制棒
容器 环状加热器
真空泵
优点： 1. 预制棒不再具有空洞 2. 预制棒可以任意长 3. 沉积室和熔融室紧密
相连，可以保证制作 环境清洁
4. 单模光纤所含的OH较低，因此损耗较低 在0.2~0.4 dB/km
疏松的预制棒
2a=4~10 µm ，2b=125 µm (单模)
光纤分类－4 • 按套塑的情况分
– 松套 – 紧套
• 按工作波长分
– 短波长光纤：0.8～0.9µm – 长波长光纤： 1.0～1.7µm – 超长波长光纤： > 2µm 短波长与长波长光纤为石英系光纤，而 超长波长光纤为非石英系光纤，如重金 属氧化物、硫硒碲化合物和卤化物光纤
选材的准则： 1. 能拉长、拉细、具有一定的柔韧性、可卷绕 2. 在特定波长损耗低 3. 能使纤芯的折射率略高于包层，满足波导条件
按材料分类： 1. 无源玻璃纤维； 2. 有源玻璃纤维； 3. 塑料纤维
无源玻璃纤维
玻璃纤维的主材：SiO2 - 物理和化学稳定性好 - 对通信光波段的透明性好
折射率差的引入：通过在SiO2中掺入不同杂质 SiO2中掺GeO2或P2O5，折射率增加 SiO2中掺氟或B2O3，折射率减小
硫属化合物玻璃纤维
非线性光纤：用作非线性光学器件。如：As40S58Se2 纤芯－As2S3包层
塑料光纤（POF）
特点： • 更好的韧性、更耐用，可用于环境恶劣的场合 • 低成本、低续接成本 • 损耗比玻璃纤维高，一般用于短距离传输 • 使用范围还十分有限，主要用于接入网
4.2 光纤制造
两种基本方仪 玻璃微粒 反应室
改进的化学汽相沉积法 (MCVD)
贝尔实验室设计，用于制造低损耗梯度折射率光纤
反应物质 金属卤化物蒸汽+氧气
粉尘状生成物
排气口
饵管
烧结后的
玻璃
H-O
粉层沉积物 来回移动的喷灯
化学反应: S4 ( i G C 4 ) e O l2 C S l2 ( G iO 2 ) e 2 C 2 O l
由于石英系光纤具有传输衰减小， 通信频带宽，机械强度较高等特点， 在通信系统中得到广泛应用。
光纤分类－2
• 按照光纤横截面上折射率分布特征n(r) 分：
• 阶跃型光纤，也称突变型光纤（常用SI 表示—Step Index fibber）
纤芯与包层的折射率均为一常数，其界 面处呈阶跃式变化。
• 渐变型光纤，也称梯度光纤或自聚焦光 纤（常用GI表示—Graded Index fibber ）纤芯折射率连续变化，包层的 折射率则为一常数。
增加非线性效应：通过掺入硫属元素
GeO2-SiO2纤芯，SiO2包层 P2O5-SiO2纤芯，SiO2包层
在0.2~8mm具有极低损耗 SiO2纤芯，B2O3-SiO2包层
典型组合：
1、GeO2-SiO2纤芯，SiO2包层 2、P2O5-SiO2纤芯，SiO2包层 3、SiO2纤芯，B2O3-SiO2包层 4、GeO2- B2O3-SiO2纤芯，
• W型光纤 等
b
b
a
a
n(r)
n(r)
0
0
n1
a
n2 b
n1
a
n2 b
阶跃型光纤
渐变型光纤
n(r)=
n1 r≤ a
n(r)=
n2 a < r ≤ b
n1 [ 1 - 2Δ ( r/a ) g ]1/2 r ≤ a
n2 [ 1 - 2Δ ]1/2 a < r ≤ b
Δ—相对折射率差， Δ ＝（ n1 - n2 ) / n1
拉丝原理：保持芯/包层结构不变！
预制棒体积： Vpreform=D2L/4, D: mm, L: mm 光纤体积： Vfiber= d2l/4, d=125 um 拉丝长度l：
Vpreform = Vfiber l = 6.4 10-5D2L (km)
4.3 光纤的机械和温度特性
1) 光纤的抗拉强度很高，接近金属的抗拉强度 2) 光纤的延展性(1%)比金属差(20%) 3) 当光纤内存在裂纹、气泡或杂物，在一定张力下容易断裂 4) 包层中掺入二氧化钛可以增强机械可靠性 5) 光纤遇水容易断裂且损耗增大 6) 在低温下损耗随温度降低而增加
a 双包层
b 三角芯
典型特种单模光纤
c 椭圆芯
光纤分类－3
• 按光纤内的导模数分
– 多模光纤(MM—Multi Mode fiber) 可传输多种模式，或允许多种场结构存在
2a=50～75µm ，2b=100-200 µm （多模） – 单模光纤(SM—Single Mode fiber)
只传输一种模式
按照零色散波长将单模光纤分为6种
• 非色散位移光纤：G.652 • 色散位移光纤：G.653 • 截止波长位移光纤： G.654 • 非零色散位移光纤：G.655 • 色散平坦光纤 • 色散补偿光纤
3、光纤的构造
纤芯，光信号的传输
包层，限制光信号溢出 一次涂敷层（预涂层）， 保护光纤增加韧性 缓冲层，减少对光纤的压
光纤通信发明家高锟(左) 2019年在英国接受IEE授予的奖章
2、光纤标准
• 通信用光纤经过二十几年的发展形成了 一系列标准。
• ITU-T国际电信联盟目前将单模光纤分为 G.652（G.652A、G.652B、G.652C和 G.652D）、G.653（G.653A和 G.653B）、G.654（G.654A、G.654B 和G.654）、G.655（G.655A、G.655B 和G.655C）以及用于S+C+L三波段传输 的G.656光纤（标准名称为《宽带光传 输用非零色散单模光纤和光缆特性》）
1、光纤的诞生 • 早在古希腊的玻璃制作工人就发现玻璃可以传输可见光，他们利
用玻璃的这种性质，制作了各种流光异彩的玻璃工艺品。十九世 纪中期英国的丁达尔(J. Tyndall)利用实验证明利用光的全反射原 理，光线在水中可以实现弯曲传播。
1、光纤的诞生
• 1927年英国的贝尔德(J. G.Baird)提出利用光 的全反射现象制成石英光纤，从此以后人们把 注意力集中到石英这种材料上。早期的光纤只 有纤芯，利用空气－石英构成的界面实现光线 的全反射，由于这种结构的开放性，经常引起 光线的泄漏。为解决这一问题人们实验在玻璃 纤维上涂覆塑料，以降低光线的泄漏同时对玻 璃芯起一定的保护。这时初步形成了光纤纤芯 －包层结构，但由于塑料包层难以做到均匀一 致，而且塑料包层与玻璃纤芯之间界面不够平 滑理想，光能量损失很大。
3、 光纤的传光原理
分析光纤的传输原理有两种方法：
• 几何光学法：将光看成一条条的几 何射线来分析，也称射线理论
应用条件：光波的波长远小于光纤 的几何尺寸，只适用于多模光纤
• 波动光学法：光波按电磁场理论， 用麦克斯韦方程组求解，也称模式 理论。 它既可用于多模光纤，也可 用于单模光纤
4 光纤光缆制造技术 4.1 光纤材料
1、光纤的诞生
• 1955年，美国人B. I. Hirschowitz (西斯 乔威兹) 把高折射率的玻璃棒插在低折射 率的玻璃管中，将它们放在高温炉中拉 制，得到玻璃(纤芯)－玻璃(包层)结构的 光纤，解决了光纤的漏光问题，这一结 构在后来被广泛采用，就是今天的光纤 结构。但这时的光纤损耗是非常大高于 1000 dB/km，即使是利用优质的光学玻 璃制作光纤也无法得到低损耗的光纤。 人们曾经一度对玻璃这种材料产生怀疑， 转向塑料光纤、液芯光纤的研制。
力 二次涂敷层（套塑层），
加强光纤的机械强度
• 纤芯：位于光纤中心部位，主要成分是高纯度 的SiO2,纯度可达99.99999%，其余成份为掺 入作极 用少 是量 提掺 高杂纤剂芯，的如折射P2率O5。和纤Ge芯O直2，径掺一杂般剂为的2a ＝3～100μm
• 包层：含有少量掺杂剂的高纯度SiO2,掺杂剂 有氟或硼，其作用是降低包层折射率，包层直 径2b＝125～140μm
• 一次涂层：厚度5～40μm，材料一般为环氧树 脂或硅橡胶，可承受7kg拉力
• 缓冲层：厚度100μm • 二次涂敷层：原料大都采用尼龙或聚乙烯
• 1层＋2层＝光纤
• 3＋4＋5层＝护层
• 5层大约0.9mm左右
3、光纤的分类－1
• 从原材料分：
– 石英系光纤 – 多组份玻璃光纤 – 氟化物光纤 – 塑料光纤 – 液芯光纤 – 掺杂光纤，如掺铒光纤
纤芯坯料棒 内坩埚
包层坯料棒
纤芯 玻璃
熔炉
外坩埚
包层玻 璃
拉制光纤 (到拉丝机)
直接熔化法： 可用于制造石英 光纤、卤化物光 纤和硫属光纤
具有可连续制造 的优点
但坯料棒熔化过 程中容易带来杂 质，它的最低损 耗值为5 dB/km