学习情境三：石英光纤拉丝

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。

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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。
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图6-3 EDFA实物图
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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
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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

免碰到电极。 第二步：将事先装套在光纤上的热缩管小心地移到光纤接点处，使两两边 的光纤被覆层留在热缩管中的长度基本相等。 第三步：将加热器的盖板打开，将热缩管放入加热器中，如图3-35所示。 第四步：盖上盖板，按下“HEAT”键，加热指示灯亮，即开始加热。 第五步：到设定加热时间后，加热指示灯灭，停止加热，热缩管加热完成。
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

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。