光纖通信材料(編輯修改稿)
2024-09-01 01:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 損耗的機理 OH吸收譜 1380nm 950nm 720nm 2730nm OH吸收峰： 2730nm, 1380nm, 950nm 2. 散射損耗 散射是由于微小顆粒 、 材料密度的微觀變化 、成分的起伏 、 制造過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上的不均勻性或缺陷 、 非線性效應(yīng)引起的損耗 。 可分為制作缺陷散射 、 瑞利散射 、 受激散射等 。 (1)光波導散射 原料中的雜質(zhì) 、 光纖拉制過程中產(chǎn)生的氣泡 、粗細不均勻 、 纖芯與包層間界面不平滑等都會引起散射 。 (2)瑞利散射 瑞利散射是光纖材料在固化時局部密度起伏折射率不均勻而產(chǎn)生的 。 瑞利散射損耗的表達式為 式中 A為瑞利系數(shù)， B代表波導色散或不完善引起的損耗，與波長無關(guān)。 BA ?? 4??瑞利散射損耗和本征吸收損耗 是光纖的 固有損耗 ， 決定著光纖損耗的最低理論極限 。 圖 單模光纖損耗譜， 示出各種損耗機理 0 . 0 10 . 0 50 . 10 . 51510501 0 00 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6實驗波 導 缺 陷紫 外 吸 收瑞 利 散 射紅外吸收波長 / ? m損耗 / (dBkm－1)二 光纖色散 1. 色散現(xiàn)象 色散 (Dispersion)是在光纖 中傳輸?shù)墓庑盘?， 由于不同成分 的光的 時間延遲 不同而產(chǎn)生的一 種物理效應(yīng) 。 3. 色散的種類： 模式色散 : 各模式之間群速度不同 材料色散 : 光纖材料的折射率隨入射光頻率不同而變化 波導色散 : 傳播常數(shù)隨入射光波長不同而變化 2. 色散產(chǎn)生的原因 各模式分量和頻譜分量的 傳播常數(shù)不同 傳播速度不同 群時延彌散 ,光脈沖展寬 4. 色散的表征 群時延 | 002200 )(1???? ????????????????????????ddddddv g色散或脈沖展寬的量度 LnnnLncLncLc 1221111m i nm a xm a x //s i n??????????????（ 1）最大群時延的差 (階躍光纖中子午光線的傳播 ) （ 2）色散系數(shù)：單位線寬光源在單位長度光纖上所引起的群時延的差。 ?? ??? D0色散對傳輸帶寬的影響 04 4 3???B5. 色散大小的比較 (1) 單模光纖的色散 : 材料色散和波導色散 (2)多模光纖的色散 : 多模色散 材料色散 波導色散 光纖零色散點 三、單模光纖的雙折射 分類 : 1. 線雙折射 : 光纖對兩個正交的線偏振光有 ???0. (1)幾何雙折射 :由于光纖截面的非圓性引起的 . 最典型的是纖芯的橢圓度引起的雙折射。當纖芯直徑不均勻時，沿長軸和短軸方向振動的兩線偏振基模的相位常數(shù) ?x??y, 產(chǎn)生線雙折射 . (2)應(yīng)力雙折射 : 通過光彈效應(yīng)引起的 . 光纖材料本身是各向同性的介質(zhì) , 因而不同偏振方向的光場所遇到的折射率是相同的 . 但當光纖受力時 , 便引起了彈性變形 , 通過光彈效應(yīng) , 該形變又引起折射率的變化 , 使材料變?yōu)楦飨虍愋?, 從而產(chǎn)生雙折射 . 2. 圓雙折射 :光纖對兩個左右旋轉(zhuǎn)的圓偏振光有 ???0. (1)場致圓雙折射 : 如果沿光纖的軸向施加外磁場 B, 則通過光纖的偏振光的偏振方向?qū)l(fā)生旋轉(zhuǎn) . (2)扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的圓雙折射 : 光纖繞其中心軸轉(zhuǎn)動 , 由于剪切應(yīng)力的作用 , 會在光纖中引起圓雙折射 . 3. 橢圓雙折射 : 光纖對兩個正交的線偏振光和兩個左右旋轉(zhuǎn)的圓偏振光都有 ???0. 影響 : 由于存在雙折射 , 兩模式的群速度不同 , 因而會在光纖中引起偏振色散 。 雙折射的存在還會導致光纖輸出偏振態(tài)不穩(wěn)定 . 這些雙折射效應(yīng)都會對光纖通信質(zhì)量構(gòu)成嚴重影響 . 石英通信光纖材料 一、石英光纖的構(gòu)造和制備 1. 石英光纖的基本構(gòu)造 纖芯： SiO2+GeO2 包層： SiO2 多包層： SiO2+硼或氟 涂覆層：環(huán)氧樹脂、硅橡膠等 5?50?m 125 ?m 光纖外徑 250 ?m 過程：制作預(yù)制棒 →拉絲 →涂覆 (1)制作預(yù)制棒 ? MCVD— 改進的化學汽相沉積法 ? PCVD－等離子體激活化學汽相沉積法 ? OVD－棒外汽相沉積法
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