学习情境三：石英光纤拉丝
(整理)学习情景二：石英预制棒制造.
幻灯片1光纤光缆制备光纤预制棒概念简单的说就是必须在制成光纤前，先将经过提纯的原料制成一根满足一定性能要求的玻璃棒，其被称之为“光纤预制棒”或“母棒”。
光纤预制棒是控制光纤质量的原始棒体材料。
光纤预制棒的结构组元结构为多层圆柱体，内层为高折射率的纤芯层，外层为低折射率的包层。
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业幻灯片2光纤光缆制备它应具有符合要求的折射率分布型式和几何尺寸。
典型的光纤预制棒直径约为10～25mm，长度约为60 ～120cm。
图2-1，2-2光纤预制棒的外观图图2-1 大直径石英光纤预制棒外观图光电子技术专业-国家重点建设示范性专业幻灯片3光纤光缆制备图2-2 小直径石英光纤预制棒外观图石英光纤预制棒的制备方法主要采用的气相沉积法光电子技术专业-国家重点建设示范性专业幻灯片4光纤光缆制备目前最为成熟和目前国内外光纤制造企业广泛使用的为四中大的预制棒制备工艺为①外部汽相沉积工艺（简称OVD）②改良的化学汽相沉积工艺（简称MCVD）③微波等离子体化学汽相沉积工艺（简称PCVD）④轴向汽相沉积工艺（简称VAD）光电子技术专业-国家重点建设示范性专业幻灯片5光纤光缆制备§2.21外部气相沉积法——O V D预制棒制备工艺技术OVD制作预制棒的原理：主要的原料掺杂剂以气态形式送入氢氧火焰喷灯，使之在氢氧焰中水解，生成石英（SiO2）玻璃微粒粉尘，然后经喷灯喷出，沉积于石英石墨或是氧化铝制作的“母棒”外表面，经过多次沉积，去掉母棒，再将中空的预制棒在高温下脱水，烧结成透明的实心玻璃棒，即为光纤预制棒。
幻灯片6光纤光缆制备OVD法制作预制棒的原理图光电子技术专业-国家重点建设示范性专业幻灯片7光纤光缆制备OVD具体工艺流程OVD法制作芯棒及抽芯——芯棒的脱水和烧结——延伸芯棒——在芯棒外沉积外包层。
OVD法制作芯棒及抽芯：①沉积SOOT棒：即 SiO2颗粒在火焰中生成，颗粒的粒径从几纳米到几百纳米不等，颗粒随着凝聚作用逐渐长大，被气流带动后沉积在靶棒上。
学习情境六：特种石英光纤制备与应用
双包层光纤提高了泵浦功率，却降低了泵浦效率，这是因 为泵浦光入射位置和角度不同，进入光纤后，光的运动形 式分为子午光线和偏射光线，而偏射光线与纤芯不相交， 这种光线的吸收率很低，因此影响了泵浦效率。通过对内 包层结构的设计，可以改善双包层光纤的泵浦效率。首台 100 W级衍射限制的光纤激光器由IPG于2000年推出。这种 激光器应用光纤侧耦合技术，具有高功率输出，可用于焊 接、烧结以及低功率的铜焊。由于其采用了光纤熔锥结构， 可直接熔接耦合进行侧泵，因此既不需要任何光学元件， 还可以避免损伤光纤端面，容易提高泵源的注入。
17
图6-3 EDFA实物图
18
掺铒光纤的信号放大作用是利用光纤中掺入的Er3+离 子在泵浦光作用下的受激辐射而实现的。掺铒光纤中， Er3+离子吸收由泵浦光源(如980 nm或1480 nm的LD)发出的 光，被激发到较高能级，形成粒子数反转。此时，从较高 能级跃迁到基态就发射一个光子，这个过程可以是自发的， 也可以是受激辐射的。当光子能量等于能级4I13/2和4I15/2 之间的能量差的信号光(1530～1565 nm)通过掺铒光纤时， 就会产生受激辐射，信号光被直接放大。受激亚稳态的长 寿命(约10 ms)可保证大多数铒离子能等待形成受激辐射以 放大光信号，而不至于产生自发辐射噪声。
4.0～10.0
8.0～16.0
7.0～21.0
1%或 2% (220 N/mm2 或 4400 N/mm2)
< 15
< 20
<30
125 ±1
< 0.8
245± 10 石英
-40～85
<0.2
21
2) 双包层光纤 双包层光纤在纤芯外有两个包层，内包层起着使激光
光纤剥纤操作
情境三 楼宇布线
任务四 光纤的熔接
9．活动扳手：用于紧固螺丝，如图3-12所示。 10．横向开缆刀：用于切割室外光缆的黑色外皮，如图3-13所示。 11．清洁球：用于清洁灰尘，如图3-14所示。 12．背带：便于携带工具箱。 13．酒精泵：盛放酒精，不可倾斜放置，盖子不能打开，以防止挥发，如图3-15所示。
光纤、检查端面、设定间隙、纤芯准直、放电熔接和接点损耗估算，最后
将接点损耗估算值显示在显示屏幕上。 第三步：当接点损耗估算值显示在显示屏幕上时，按“FUNCTION”键，
显示器可进行 X 轴或 Y 轴放大图像的切换显示。
情境三 楼宇布线
任务四 光纤的熔接
3．加热热缩管
第一步：依次打开防风罩、左右光纤压板，小心的取出熔接好的光纤，避
情境三 楼宇布线
任务四 光纤的熔接
14．钢卷尺：测量长度。 15．镊子：用于夹持细小物件。 16．记号笔：用于标记。 17．红光笔：可简单检查光纤的通断。 18．酒精棉球：蘸取酒精擦拭裸纤，平时应保持棉球的干燥，如图3-16所示。 19．组合螺丝批：即组合螺丝刀，用于紧固相应的螺丝，如图3-17所示。 20．微型螺丝批：即微型螺丝刀，用于紧固耦合器小螺丝，如图3-18所示。
第二步：剪掉芳纶纱。 将露出来的芳纶纱捋到一起，并用多用剪齐根剪掉。 第三步：剥离紧套皮覆层。
首先将光纤在食指上轻轻环绕一周，留出40mm的光纤长度,用拇指将光纤按在
学习情境三石英光纤拉丝
应用于学习情境三的石英光纤 拉丝实例
学习情境三中，石英光纤的拉丝工艺被应用于制备高性能、低损耗的光纤通 信产品。
总结与展望
拉丝工艺是制备石英光纤的关键步骤，未来还有更多的研究和创新将推动石英光纤的发展。
学习情境三石英光纤拉丝
本演示文稿将介绍学习情境三石英光纤拉丝的工艺、制备过程、设备和工艺 参数、常见问题及解决方法、优化工艺、拉丝实例以及总结与展望。
拉丝工艺介绍
石英光纤的拉丝工艺是将石英玻璃预制棒通过加热软化、拉伸和冷却等工序， 制成细长的光纤。
石英光纤的制备过程
制备石英光纤的过程包括原准备、预制棒制备、拉丝成形、镀膜和测试等 步骤。
拉丝设备和工艺参数
拉丝设备包括拉丝机、石英玻璃加热炉、拉丝嘴等，工艺参数如温度、拉伸速度、拉伸比例等对光纤质量有重 要影响。
拉丝过程中的常见问题和解决 方法
在石英光纤拉丝过程中，常见问题如气泡、结晶、断裂等，需要采取相应的 解决方法来保证拉丝效果。
优化石英光纤的拉丝工艺
通过优化工艺参数、改进设备以及控制原材料的质量等方法，可以提高石英 光纤的拉丝质量和产量。
石英光纤
1 定义石英光纤是一种以高折射率的纯石英玻璃材料为芯，以低折射率的有机或无机材料为包皮的光学纤维，由于石英光纤传输波长范围宽(从近紫外到近红外，波长从0.38-2.1um )，所以石英光纤适用于紫外到红外各波长信号及能量的传输，石英光纤数值孔径大、光纤芯径大、机械强度高、弯曲性能好和很容易与光源耦合等优点，故在传感、光谱分析、过程控制及激光传输(特别是传输He-Ne、Ar+离子和YAG激光的理想介质)、激光医疗、测量技术、刑侦，信息传输和照明等领域的应用极为广泛。
已广泛应用于电子、医疗、生物工程、材料加工、传感技术、国防军事等各个领域。
由于石英光纤的商品化、低成本、优异的光传输性能和生物相容性，以及高强度、高可靠性和高激光损伤阈值等诸多优点，使得石英光纤在能量传输，尤其是在工业和医学等领域的激光传输中得到了广泛的应用，这是其他种类的光纤无法比拟的。
随着成本的降低和技术的成熟，石英光纤在照明领域的应用也越来越广泛，需求量逐年倍增。
2 基本特性石英光纤是光导纤维的简称，是用纯度特别高的石英玻璃(以SiO2为主要成分)制作的纤维状波导结构。
石英光纤的基本功能是对光束的束缚及传播，即把一定波长的光能束缚在几到几十微米的径向范围内而沿石英光纤长度方向作低损耗传播。
石英光纤作为传输介质的基本特性用传输容量表示，它等于传输速率与传输距离的乘积。
决定传输距离与传输性能指标则是石英光纤的损耗和色散(或带宽)。
在目前已使用的多种传输介质中，石英光纤具有的带宽潜力是其它介质无法比拟的。
电话双绞线传输带宽一般约100KHz量级，同轴电缆一般工作在几百到几千MHz，微波通信传输带宽也只有几十GHz，但一根光纤在1.31µm和1.55µm窗口传输带宽可以达到20THz。
光纤的传输损耗也很低，目前1.55µm波长石英光纤批量生产的损耗可在0.22dB/km以下，1.31µm 波长的损耗在0.34dB/km以下。
计算机网络技术教材课后习题答案(计算机网络技术)
《计算机网络技术》思考与练习题答案学习情境一双机互连1-1选择题1.C2.A3.B4.B5.A1-2填空题1. 双绞线、同轴电缆、光纤；微波、红外线、无线电波2. T568A、T568B；直通线（或直连线）、交叉线3. 剥线、剪线、压线4. ping5.释放动态获得的IP地址6.数据链路层、网络层、会话层、表示层1-3简答题1.答：双绞线是局域网综合布线中最常用的一种传输介质，把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后按照一定密度相互绞合起来就构成了双绞线。
双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面受到一定限制，但其价格较为低廉，且线缆柔软，便于在不规则地方施工，安装与维护比较容易，因而得到了广泛的应用。
同轴电缆由铜质芯线、绝缘层、网状编织的屏蔽层以及塑料保护外层共四层组成。
同轴电缆具有抗干扰能力强、频带宽、质量稳定、可靠性高等特点，是早期以太网普遍采用的传输介质，但由于其造价较高，且在网络安装、维护等方面比较困难，难以满足当前结构化布线系统的需求，因而在当今的局域网内同轴电缆逐渐退出舞台，被双绞线和光缆所取代。
光纤又称光导纤维，它是一种由石英玻璃纤维制成的细小而柔软并利用光的全反射原理制成的光传导介质。
与其他铜质电缆相比较，光纤的质量小，传输频带宽，通信容量大，信号衰变小，传输距离长，电磁绝缘性能好，抗干扰能力强，保密性能好。
2.答：一般说来，同种设备相连使用交叉线，不同种设备相连使用直通线。
但路由器和计算机相连、集线器和交换机相连，虽为不同种设备，也需要使用交叉线。
学习情境二简单以太网的组建2-1选择题1.C2.A、D3.A、C4.B、D5.B、C2-2填空题1. 网络接口卡、网卡；物理地址、MAC地址（或硬件地址）；48、122. ipconfig/all3.一、二、三4.计算机名称、IP地址、工作组2-3简答题1.答：集线器是工作在物理层的网络设备，它是一个共享设备，连接在集线器端口上的所有节点共享一个带宽，某一时刻只允许一个节点发送数据，其它节点只能够等待，如果同一时刻有多个节点传输数据，就会产生冲突。
石英光纤的参数指标
石英光纤的参数指标石英光纤是一种由石英制成的光导纤维，广泛应用于通信、医疗、传感等领域。
它具有优异的性能和特点，包括低损耗、高带宽、抗干扰等。
本文将从不同角度介绍石英光纤的参数指标，并探讨其在各个领域中的应用。
一、低损耗石英光纤的损耗是指光信号在传输过程中的衰减程度。
石英光纤的损耗非常低，通常在每公里0.2dB以下。
这意味着光信号可以在长距离传输中保持较高的强度，减少了信号衰减和重发的需要。
因此，石英光纤在长距离通信和光纤传感领域有着广泛的应用。
二、高带宽带宽是指光纤传输的数据传输能力，通常以每秒传输的比特数来衡量。
石英光纤的带宽非常高，可达到10Gbps或更高。
这意味着石英光纤可以传输大量的数据，满足高速通信和大容量数据传输的需求。
在现代通信网络中，石英光纤已成为主要的传输介质。
三、抗干扰石英光纤具有良好的抗干扰性能，能够抵抗电磁干扰、射频干扰等外界干扰。
这使得石英光纤在复杂电磁环境下仍能保持稳定的传输性能。
因此，石英光纤广泛应用于工业自动化、军事通信等对抗干扰要求较高的领域。
四、温度稳定性石英光纤具有良好的温度稳定性，可以在-40℃至+85℃的温度范围内正常工作。
这使得石英光纤在恶劣环境下仍能保持正常的传输性能。
在工业控制、航天航空等领域，石英光纤的温度稳定性是其得以应用的重要原因之一。
五、光纤传感石英光纤不仅可以传输光信号，还可以作为传感器来感知环境参数的变化。
通过在光纤中引入微弱的探测光信号，当环境参数发生变化时，光纤中的光信号也会发生相应的变化，通过检测这些变化可以得到环境参数的信息。
石英光纤传感具有高灵敏度、远程传输等优势，广泛应用于温度、压力、应力等参数的检测领域。
石英光纤具有低损耗、高带宽、抗干扰、温度稳定性和光纤传感等优异的性能和特点。
这使得石英光纤在通信、医疗、传感等领域中得到广泛应用。
随着科技的不断进步和创新，石英光纤的性能还将进一步提升，为各个领域的发展和进步提供更强大的支持。
《光纤拉丝工艺》课件
01
案例分析
某公司光纤拉丝工艺流程介绍
光纤预制棒制备
通过化学气相沉积等方法制备 光纤预制棒。
光纤拉丝
将光纤预制棒加热至熔融状态 ，通过拉丝机拉制成连续光纤 。
涂覆与包层
在拉制出的光纤表面涂覆一层 保护性涂层，并进行包层。
检测与包装
对光纤进行各项性能检测，合 格后进行包装。
某公司光纤拉丝工艺设备配置
拉丝塔设备
拉丝塔设备是实现光纤拉丝的核心设备，其作用是将熔融状态的预制棒通过一定 速度的拉丝头拉伸成光纤。
设备的稳定性和精度对于光纤的直径和质地具有重要影响，因此需要保持设备的 良好状态，并进行定期校准和维护。
涂覆与保护设备
涂覆与保护设备的作用是在光纤表面涂覆一层保护材料，以 增强光纤的机械性能和保护光纤不受环境因素的影响。
01
光纤拉丝工艺是指将高纯度玻璃 管通过加热和拉丝机的作用，制 备成具有特定折射率和光学性能 的光纤的过程。
02
该工艺需要精确控制温度、速度 和玻璃管成分，以确保制备出高 质量的光纤。
光纤拉丝工艺的原理
光纤拉丝工艺基于玻璃的热膨胀和表 面张力原理。
通过控制加热温度和拉丝速度，可以 形成连续且均匀的玻璃丝，即光纤。
总结词
拉丝过程中，需要保持环境的清洁度 ，防止灰尘、杂质等对光纤造成污染 。ห้องสมุดไป่ตู้
详细描述
拉丝设备的维护和清洁工作十分重要 ，需要定期进行，以确保设备的正常 运行和光纤的质量。
涂覆与保护的质量控制
详细描述
涂覆与保护的质量控制包括对涂层的厚度 、硬度、粘附性等指标进行检测和控制，
以确保其满足工艺要求。
总结词
光纤预制棒制备设备
包括反应腔、加热系统、气流控制装置等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光纤拉丝的方法： ①双坩埚拉丝法 ②拉丝机拉丝法
双坩埚拉丝法：由于效率较低，现在已经非常少见； 拉丝机拉丝法：将制备好的光纤预制棒放置在拉丝 塔拉丝。现在正在大量采用，并在不断改善之中，下 面就为大家重点介绍的石英熔融拉丝就是用拉丝机拉 丝法。
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
§3.2
光纤光缆制备
学习情境三：石英光纤拉丝
§3.1 拉丝的含义
光纤的拉丝工艺概念：是指在特定的环境条件下将光 纤预制棒拉制成符合标准的光纤的工艺。
特定环境：加热炉加热，控制温度、相对湿度和拉 丝环境尘埃粒子数等。 符合标准：内径的大小（由模式决定），外径125um
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
§3.4 石英光纤拉丝工艺
石英光纤拉丝目的：就是将通过光纤拉丝塔石英光纤 预制棒的直径缩小（从大约100mm减小到125μm）， 且保持光纤的芯/包比和折射率分布不变。 石英光纤拉丝光纤拉丝与石英预制棒的制造工艺无 关，无论是MCVD、PCVD工艺制造的预制棒还是OVD、 VAD工艺制造的预制棒，其拉丝工艺都是基本相同的。 石英光纤拉丝的工艺示意图如图3-16所示：
3-10、涂覆模具示意图
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
图3-11、水浴 加热的料灌
光纤固化
目前光纤固化大都采用Fusion公司的UV固化系统（如 图3-12所示）
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
图3-12：UV固化系统
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
固化系统的组成部件：
有灯模块、安装支架、冷却风机、空气冷却软管、氮气 供应系统、排烟系统和供电单元以及内联电缆等。
根据光纤拉丝速度不同，可以选用不同数量的固化炉 以满足光纤固化的要求。在目前的高速拉丝生产中， 第一次涂覆一般采用两节固化炉，第二次涂覆一般采 用4～6节固化炉，这样才能在高速拉丝过程中为涂覆 光纤的固化提供足够能量。
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
确认是否需要更换或清洗，保证拉丝过程中光纤运行 的通道的洁净和光滑，防止对裸光纤或涂覆光纤的刮 伤，并将涂覆器放置在涂覆模台上。
图3-18 光纤冷却管
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
高温炉的清洁需要注意的： ①所有需要清洗的部件需要用洁净空气吹干；
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
光纤的牵引装置
光纤的牵引装置作用：是用来控制光纤拉丝速度的，牵 引轮转动的速度即为光纤拉丝的速度。牵引装置是和光 纤的收丝系统连在一起的（如图3-15所示）
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
光纤的牵引装置的操作过程：通过牵引轮带动皮带运 动，可以通过拉丝塔控制系统设定其运动速度。在拉 丝的开始阶段，通过调节牵引轮速度，控制光纤直径 并进行涂覆，当光纤涂覆完成后，将牵引轮上的光纤 引到光纤收丝筒上即可进行正常的拉丝过程。 收丝系统的目的：主要是收集光纤，即将成品光纤收 集到光纤收丝筒上，以备后续对光纤进行张力筛选、 复绕、测试等操作工艺 。
1）石英光纤拉丝原理
石英熔融拉丝原理
原理：是将制备好的光纤预制棒放置在拉丝塔的进 棒系统上，并放入高温炉中，利用高温炉加热熔融 （约1900℃~2200℃）后拉制成直径符合要求的光纤 纤维，并保证光纤的芯/包直径比和折射率分布形式 不变的工艺操作过程。
石英光纤拉丝过程动画及讲解
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
光纤直径测试系统
光纤直径测试系统的组成 ①裸光纤直径的测试系统如图3-13 ②涂覆光纤直径的测试系统
图3-13、裸光纤测径仪
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
裸光纤直径测量系统 测试方法：对拉制的光纤进行直径的测量，将测试数 值与标准值相比较，得到一个偏差信号，并将偏差信 号反馈给拉丝塔控制系统，对工艺参数进行调整，从 而得到直径波动符合规定的光纤产品。 涂覆光纤测试系统 测试方法：对拉制的光纤进行直径的测量，而不进行 信号反馈。
图3-17 石墨发热元件
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
②打开保护气（一般情况下为Ar气，若对光纤品质要 求更高，则可选用He气），对炉内气氛进行保护降低 炉内氧气的含量，在氧含量下降到规定值（一般情况 下其中氧气含量应小于500ppm）后，对炉子进行预热。 ③对光纤通道、冷却管（如图3-18所示）、固化炉石 英管和排烟管、供料系统、涂覆器等部件及收丝系统 的导论、皮带等进行检查和清洁，
②检查冷却风管、排气管以及排烟管是否安装完好 （检查方法：从石英管下方往上看，所有石英管应 该接近一条直线）。
拉丝前的准备阶段—预制棒的清洁
通常采用预制棒清洗机进行，使用去离子水对石英 光纤预制棒的表面进行清洗，清除棒表面的污染物， 然后需要用洁净空气将预制棒吹干。
光纤光缆制备
光纤涂覆及固化炉系统 光纤涂覆及固化炉系统主要是对从高温炉拉制出来的 裸光纤涂覆聚丙烯酸树脂类涂料并进行固化，其组成 如图3-9所示。
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
3-9、辅助牵引、涂覆及固化系统示意图
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
光纤的涂覆 光纤涂覆的方法：湿—干两次涂覆 湿—干光纤涂覆系统结构组成：由可以X—Y方向滑动 的加热模台、涂覆模具（包括导模和模具，如图3-10 所示）、水浴加热的涂料罐（如图3-11所示）和互联 管道、压力控制单元组成。
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
图3-16 石英 光纤拉丝工艺 示意图
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
§3.41 石英光纤拉丝的工艺流程
石英光纤拉丝的工艺流程图
光电子技术专业-国家重点建设示范性专业
光纤光缆制备
其具体描述如下： 1）拉丝前的准备阶段—高温炉的清洁 ①拉丝前需要进行高温炉的清洁，检查石墨发热元 件（如图3-17所示）、保温筒等各部件的使用情况， 必要时清洁或更换，清除高温炉中残留的污染物。