光波技术基础

光波技术基础

c = \lambda \times f
EDFA 掺铒光纤放大器(光放大技术)

WDM 波分复用技术(频分复用)

第一代激光器 波长 0.85微米,技术限制不能把波长做长。

第二代激光器 波长 1.31微米,最大中继距离50km,

第三代激光器 波长 1.55微米,单模(色散位移)光纤,比特率2.5-10Gb/s,中继距离100km,电中继。

第四代激光器 波长 1.55微米,波分复用技术(WDM),光放大技术(EDFA),传输距离14000km,

continuous wave (CW) light 连续光

直接调制,外调制


光纤制作过程

  • 原料(SiCl_4, GeCl_4为主要材料)经过沉积(气象沉积工艺(MCVD,PCVD,管外沉积,OVD,VAD)非气相工艺,双坩埚发,溶胶-凝胶法,管棒法,粉末机械形成法),制作光纤预制棒(SiO_2, GeO_2),技术难点,纯度问题。

  • MCVD:利用氧气鼓泡携带原料瓶中挥发的

  • SiCl_4 + O_2 = SiO_2 + 2Cl_2

  • SICi_4主要原料, GeCl_4调整折射率。

  • F ,B_2O_3 减小折射率

  • P_2O_5 , GeO_2 增加折射率

影响光信号传输的几个因素(0.2dB/Km)

  • 损耗(1550nm最小,1310其次,1550色散不为0,现在一般用1550nm)
  • 色散(不同频率在光介质中传播速度不同(折射率不同)(1310nm波色散为0),时域问题)
  • 非线性(产生于WDM,不同频率波功率混杂,出现新频率波)

气相工艺

  • 内部沉积(纯度可以保证)
    • MCVD
      • 2000摄氏度
      • 氢气 + 氧气 外部燃烧
      • 移动时,向一个方向移动迅速,一个方向移动慢。
    • PCVD
      • 武汉长飞光纤厂(Philips专利)(多模光纤工艺)
      • 管外微波震荡器,
      • 管子里产生等离子体,温度极高
      • 石英管的外部温度低
      • 加热器移动快,每一层可以玻璃可以做到很薄
      • 缩棒仍需要氢氧焰外部加热
  • 外部沉积(沉积速度快,效率高)
    • OVD(Corning康宁)
      • 沉积
        • 火焰水解法:冷凝法?
        • SiCl_4 , GeCl_4 , H_2 , O_2 混合燃烧,生成SiO_2 颗粒,冷凝在陶瓷靶棒上
        • 可以做很粗,没有管大小的限制
        • 先沉积内层,后沉积外层
      • 固化
        • 脱水(密闭容器,通入Cl_2He 将氢元素脱离,去除OH
        • 高温烧结
        • OHSiO_2 形成的共价键)吸收波长为1380nm的波,应去除
      • 拉丝(自然拉丝,喷涂保护层)
    • VAD(日本大部分厂商NTT,古河,藤仓,住友)
      • 立着的OVD(没有靶棒)

拉丝

  • 送料控制
  • 加热炉
  • 外径检测
  • 冷却装置
  • 涂敷及固化装置
  • 收纤装置
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