特种玻璃光纤和制备工艺技术
1.光纤的分类与应用
光纤即光导纤维,它是工作在光波波段的一种介质波导多为圆柱形,它把以光的形式出现的电磁波能量利用全反射原理约束在其界面内,使光沿光纤轴线的方向传播。光纤有多种不同的分类方法,根据光纤的组成材料不同,可以分为石英玻璃光纤、多组分玻璃光纤、塑料光纤、晶体及液芯等特种光纤等。其中,石英玻璃光纤的传输损耗最低已经广泛应用于光通信传输;多组分玻璃光纤材料损耗大,但其芯-皮折射率可在较大范围内调节有利于制备大数值孔径的光纤,且其稀土掺杂浓度大可以用于光纤激光器和放大器;塑料光纤虽然成本低,但损耗大、稳定性差难于应用。按光纤的结构分,有:①单包层光纤,其基本结构是两层圆柱状介质,内层芯层的折射
率大于外层包层,满足一定条件的光在界面处产生全反射被束缚在芯层传播;②双包层光纤,它是在稀土掺杂的单模光纤外面形成了一个大尺寸、大数值孔径的多模泵浦区,又称内包层,双包层光纤的出现大大提高了泵浦功率从而推动了大功率光纤激光器的发展;③光子晶体光纤,它是由周期性排列的毛细孔组成包层,芯层可以是玻璃也可以是空气孔形成的结构缺陷。光子晶体光纤的导光机理与传统光纤不完全相同,它利用光子带隙结构使一定波长和传输常数范围内的光无法在横向扩展而穿透包层材料,从而达到沿轴向传播的目的。此外,按折射率的分布光纤又分为阶跃型(SI和渐变型(GI,所谓阶跃型光纤,是指在纤芯和包层内,折射率分布是均匀的,只有在包层与纤芯界面处,折射率的变化是阶跃的。渐变型光纤,是指在光纤的轴心处,其折射率最大,而沿光纤横截面径向r 的增大而逐渐变小,到了纤芯与包层的交界处,降到与包层折射率相等的数值,而包层中的折射率分布是均匀的。
根据光纤中传输模式的数量,又可将光纤分为单模光纤和多模光纤两类。传输模式是指光在光纤中传播时的电磁场分布形式,一种电磁场分布称为一个传输模式。当光纤中只传输一种模式时,这种光纤被成为单模光纤。单模光纤纤芯芯径极细,约为4~10μm,其折射率分布一般采取阶跃分布。单模光纤只传输基模,不存在模式色散,传光特性较好,它适用于大容量、长距离光纤通信。但由于截面尺寸小,在制
备、连接、耦合上都比较困难。当光纤中传输多种模式时,这种光纤被成为多模光纤。多模光纤直径约为50μm。由于多模光纤存在着模式色散,使得其带宽变窄。
2.多组分玻璃光纤
多组分玻璃光纤是相对石英玻璃光纤来说的,它的基质是多组分玻璃。目前,研究和应用较多的包括:氧化物玻璃光纤、氟化物玻璃光纤、硫化物玻璃光纤以及新兴的氧氟化物玻璃光纤。
最早的玻璃激光输出是在硅酸盐玻璃光纤中实现的,但是硅酸盐玻璃光纤相对于石英玻璃光纤没有突出优点,且传输损耗比较大,所以一直没有得到实际的应用。磷酸盐玻璃成纤性能好,对稀土离子溶解度高,基质声子能量高(约为1100cm-1可降低稀土的上转换效率,非常适合用作光纤激光器光纤以及高增益光纤放大器。典型的EDFA中Er3+的浓度为300~500ppm,而磷酸盐玻璃光纤Er3+的掺杂浓度高达几十万ppm,高浓度能够有效吸收泵浦功率、提高其单位增益强度。美国Kigre公司和NP Photnics公司都有商业化的掺Er3+磷酸盐玻璃光纤放大器,其最大单位增益为5.4dB/cm,损耗小于0.1dB/cm。国内华南理工大学自制的掺Er3+磷酸盐玻璃光纤单位增益到达了2.5dB/cm。此外,磷酸盐玻璃光纤还可以掺杂Yb3+或Er3+用作光纤激光器。
重金属氧化物玻璃光纤声子具有声子能量小、红外透过范围广、稀土掺杂浓度高、非线性折射率高等优点,在光纤放大器、非线性光纤等方面得到了广泛研究与应用。用于WDM系
统的掺铒光纤放大器(EDFA放大的C波段(1530~1565nm只覆盖了石英单模光纤低损耗窗口的一部分,能容纳的波长信道数大约只有40个(信道间隔100GHz,随着计算机网络及其它数据传输服务的飞速发展,EDFA已远远不能满足人们的需求。采用碲酸盐玻璃基质的掺Er3+光纤或掺Tm3+光纤能使信号在C+L波段
(1530~1610nm或S波段(1420~1520nm宽带区域实现有效的放大,从而大大光纤网络的数据传输容量。2002年NTT公司将EDTFA用在L波段的放大,并利用TDFA和EDFA实现了在S+C+L三个波段之间1000个信道的WDM 传输实验,经过117km
传输后信噪比大于25dB(相对于误码率的数量级为10-12,实验表明是实际可行的。目前,日本NTT已有商品化的用碲酸盐掺铒光纤做成的EDTFA模块出售,美国Thorlabs公司也有稀土掺杂碲酸盐玻璃光纤产品。尽管EDTFA出现时间不是很长,但其实用化进程进展非常快。如何提高其综合指标,实现高效增益放大,并能和现有的通讯网络实现稳定连接,是目前EDTFA的研究重点。铋酸盐玻璃光纤具有较高的非线性折射率,化学稳定性也较碲酸盐玻璃和氟化物玻璃光纤好,并且成本低。作为非线性玻璃光纤得到了广泛研究,另外它也可作为Er3+掺杂光纤放大器基质材料。2002年K.Kikuchi等人首次提出了无掺杂的铋酸盐玻璃光纤用于全光网络信号处理可能性,制备了Bi2O3-SiO2基质的玻璃光纤,测得其在1550nm的非线性系数为
64W-1Km-1。2004年,T. Nagashima等制备了1550nm处非线性系数高达1360W-
1Km-1的铋酸盐玻璃光纤,是石英光纤的300倍这也是迄今为止报道的最大非线性系数。2004年英国Southampton大学光电子中心报道了一种铋酸盐玻璃基质的光子晶体光纤,测定其在1550nm处的非线性系数为1100 W-1Km-1,理论计算表明芯径在0.8μm时其最大非线性系数可到达2200 W-1Km-1。尽管铋酸盐玻璃光纤是目前非线性系数最高的非线性光纤,但其较大熔接损耗和色散在一定程度上限制了其在实际方面的应用。Er3+掺杂铋酸盐玻璃光纤特点是能在C+L波段同时工作,掺铒铋酸盐光纤的研究代表单位为日本旭硝子(Asahi公司,2001年他们报道了掺铒铋酸盐玻璃光纤的增益放大实验结果,同时在C波段和L波段实现了较大的增益结果。
氟化物玻璃光纤具有较宽的红外透过范围和较低的声子能量(大约为400cm-1,既可以用于红外光的传输又可用于光纤放大器和光纤激光器。以ZrF4-BaF2、
HfF4-BaF2两系统为基体材料的氟化物玻璃光纤是当前研究最多的超低损耗远红外光纤,其最低损耗在2.5μm附近为1×10-3dB/km,对于开辟超长波长的通信窗口具有深远的意义。氟化物玻璃光纤放大器的研究主要集中在掺Tm3+光纤放大器(TDFA 和掺Pr3+光纤放大器(PDFA,到目前为止TDFA 基本上都是以氟化物为玻璃基质的,它声子能量低(~400 cm-1,无辐射衰减几率低。铥离子的上能级3H4寿命长,可实现高的功率转换效率(48%,增益一般为20~30dB。其它低声子能量的玻璃基质(如碲酸盐玻璃、硫系玻璃等也可以实现1.48 m荧光输出,但是迄今为止,只有在掺铥氟化物光纤中才实现了增益放大的结果。掺铥ZBLAN氟化物玻璃光纤是现今TDFA 广泛
使用的增益介质材料。Pr3+ 1G4和3H5间的跃迁能在1300nm为中心的很宽的窗口内提供增益,它是一种准四能级系统。由于Pr3+离子1G4能级与下一能级1F4能量间隔较小,所以只有在低声子能量的玻璃中才能实现1300nm的荧光输出,掺
Pr3+ZBLAN玻璃光纤曾被认为是最有可能用作第二通信窗口的光纤放大器增益介质,但是由于其量子效率低导致增益系数提高不上去,严重影响了它的应用。作为光纤激光器用玻璃光纤,研究最多的就是氟化物玻璃,这是因为它的声子能量低可降低激活离子的无辐射跃迁几率,特别是对于上转换光纤激光器,只有在低声子能量的基质中才能够实现上转换发光。用氟锆酸盐玻璃光纤研制出的光纤激光器的输出波长范围已经覆盖了从紫外到中红外的广大光区。如1994年Funk等人采用掺Nd3+的氟锆酸盐玻璃光纤中的上转换输出了381nm的紫外激光,这在纤维、印刷、和医疗技术等方面有重要应用。1995年Xie等人在掺Pr3+的氟锆酸盐玻璃光纤中利用上转换输出了491,520, 615和635nm的篮、绿和红色激光,这在全光显示,激光医疗和数据存储方面有重要应用。在中红外光区,掺Er3+ZBLAN光纤激光器,用LD激发可以输出波长为2.7μm的激光,可用
于激光医疗。1992年,Tobben在掺Er3+的ZBLAN玻璃光纤中输出了波长为3.5μm的激光,可用于环境检测等方面。国内,胡和方等在掺Nd3+ZBLAN玻璃光纤中实现了1.05μm激光的连续输出,输出功率为11mW,斜率效率20%。此外,Er3+、Tm3+以及Ho3+的上转换发光都在氟化物玻璃中被观察到,并进行了系统研究。和氟化物晶体一样,氟化物玻璃化学稳定性和成玻璃性能差,制备条件苛刻,原料成本高,这些缺点阻碍了氟化物玻璃光纤的应用。
硫化物玻璃光纤具有较宽的红外透明区域(1.2-12μm,而且硫化物玻璃光纤具有较宽的光学间隙,自由电子跃迁造成的能量吸收较少,而且温度对损耗的影响较小,其损耗水平在6μm 波长处为0.2dB/km,是红外光传输的理想介质。而且,硫化物玻璃光纤具有很大的非线性系数,用它制作的非线性器件,可以有效地提高光开关的速率,开关速率可以达到数百Gb/s 以上。目前以As-S为基质的硫化物玻璃光纤已经商品化应用,其红外光传输范围1.5~6.0μm,最大损耗小于1dB/m,最小损耗0.1 dB/m。硫化物玻璃光纤主要用作个光被动传输介质,关于硫化物玻璃光纤放大器或激光器的
研究报道较少,2000年美国马萨诸塞理工大学的R.S.Quimby等人报道了掺谱硫系光纤构成的PDFA,对比研究了单波长(1030nm和双波长(1030nm和1270nm下泵浦掺镨硫系光纤的放大试验,发现了双波长泵浦条件下转换效率为35%,而单波长泵浦下只有15%。硫系玻璃具有很低的声子能量(350cm-1和相当大的折射率,掺杂稀土离子可获得更低的无辐射驰豫速率和更大的受激发射截面,但硫化物玻璃光纤存在着稳定性差、流变性差制备困难等缺点。
为了解决氟化物玻璃较差的化学稳定性和较低机械强度的问题,国内外的研究机构不断改进其物化等性质,同时也开展了发掘新的上转换发光玻璃材料的研究工作。最近,稀土离子掺杂氧氟微晶玻璃的研究引起了人们的注意,氧氟化物微晶玻璃作为一种新型材料兼具氟化物与氧化物的优点,氧化物作为玻璃基质物化性质稳定、机械强度高,氟化物作为纳米晶相析出并富集了稀土掺杂离子,使得稀土发光离子所处局域环境的声子能量很低,上转换发光效率显著提高。1993 年,Wang Y和Ohwaki首次报道了单掺Er3+和双掺Er3+/Yb3+的氧氟微晶玻璃,在970nm 半导体激光抽运下,其上转换发光强度与氟化物玻璃相比提高了近100倍,红光和绿光上转换发光效率分别增强了2倍和10倍,而且具有了更稳定的化学、机械性能,有比氧化物玻璃或晶体更高的激光损伤阈值。在氧氟微晶玻璃的制备过程中,稀土离子优先富集在微晶中,这种氟化物微晶的尺寸大约为20 nm,它的形成对玻璃的透过率没有损失,与氧氟化物玻璃基质一样,仅是紫外波段吸收带边略有红移。Tick P .A对掺Pr3+氧氟微晶玻璃的发光特性研究表明,同ZBLAN 玻璃相比,Pr3+离子的荧光寿命变长,量子效率提高,而且玻璃中的纳米尺寸的微晶所产生的散射损失也极小。近来对稀土掺杂氧氟微晶玻璃上转换发光的研究呈渐多之势,无论是基质玻璃种类还是掺杂稀土离子的种类研究的越来越丰富,对氟化物微晶相的析晶行为以及稀土离子的上转换发光机理也有了一定的研究和认识。但是至今还未见有上转换发光氧氟微晶玻璃光纤的报道,康宁公司B.N. Samson等制备出了Nd3+掺杂的氧氟微晶玻璃光纤,并研究了其在激光光谱及放大性能,后来他们还制备了Tm3+、Pr3+等掺杂的氧氟微晶玻璃光纤,没有报道它们的上转换发光特性。所以关于上转换发光光纤激光器用氧氟微晶玻璃光纤的研究,还有很多工作等待人们去做。
3.多组分玻璃光纤预制棒制备
多组分玻璃光纤的应用前景已被人们所广泛确认,而对基质材料的研究也越来越深入,但要真正大规模实用化,还需解决玻璃光纤预制棒制备和光纤拉丝技术等方面的一些难点和重点。多组分玻璃光纤预制棒制备和光纤拉丝技术与石英光纤有许多相似之处,但也有很多重要的不同之处。
随着通信光纤的迅猛发展,石英光纤预制棒的制备技术已经比较成熟,其制备技术主要采用化学气相沉积法:改良化学气相沉积法(MCVD, Modified Chemical Vapour Deposition Method、气相轴向沉积法(V AD, Vapour Axial Deposition Method、外部气相沉积法(OVD, Outside Vapour Deposition Method和等离子化学气相沉积法(PCVD, Plasma Chemical Vapour Deposition等,目前应用较广的是MCVD 和V AD法。此外也发展了一些其它制备方法,如
溶胶-凝胶法等。
与石英光纤不同,多组分玻璃光纤预制棒很难使用化学气相沉积法制备,其制备过程一般需要先制备基质玻璃,然后再采用各种工艺方法制备预制棒。目前使用较多的方法有管棒法、浇注法以及挤压法等。
3.1管棒法(rod-in-tube
管棒法是制备多组分玻璃光纤预制棒最为常见的方法之一,具体做法是将纤芯玻璃和包层玻璃分别按一定尺寸要求经切割、研磨、抛光等工艺制成纤芯棒和包层套管,并将芯棒插入包层玻璃管中即得到预制棒,其中包层套管的内径和纤芯玻璃棒的直径匹配误差在0.1mm 以内,其加工过程简述如图1。
管棒法制备玻璃预制棒的优点是纤芯和包层的直径比例容易控制,工艺原理和加工设备相对比较简单,采用一般的机械加工设备经适当改造后即可。管棒法制备预制棒也存在一些缺点:一是当基质玻璃的机械加工性能较差时会增加工艺难度,如加工时玻璃产生裂纹甚至出现断裂、破损等现象;二是受机械加工条件的限制,包层套管中心孔和芯棒直径有一定限制,若太小则大大增加钻孔、抛光的难度。因此采
用管棒法制备的预制棒很难一次成功拉制单模光纤,一般需要两次或多次拉丝,这使得单模光纤的制备工艺过程相当复杂;三是在预制棒制备过程中纤芯和包层玻璃易受外界污染,两者界面结合程度也受多种外界因素的影响,如表面洁净度和光洁度等。因此,在采用管棒法制备预制棒时,首先必须制备高质量的基质
玻璃,消除玻璃中的气泡和条纹,并确保没有裂纹。此外为了尽量减少光纤附加损耗,芯棒
玻璃切割与抛光
(3 玻璃精密退火
(2 浇注玻璃液至模具中
高温熔制玻璃
(1块状纤芯玻璃
(2 精密加工得到纤芯棒
(3 块状包层玻璃
(4加工包层管
(5 将纤芯棒插入包层管组
合得到的光纤预制棒
a. 块状玻璃制备过程
b. 制得的块状玻璃
c. 预制棒加工过程
d. 管棒法制得的预制棒
图1 管棒法制备预制棒过程
和包层套管的机械加工质量要求很高,否则将严重影响光纤的波导结构,使光纤附加损耗增大。林达愿等曾通过片状玻璃模拟光纤拉丝情况并采用正交试验法设计实验,研究了掺稀土磷酸盐玻璃光纤纤芯与包层界面在不同加工质量时的微观缺陷,结果表明如果包层和纤芯玻璃表面只经过粗磨或细磨处理,在两者界面存在很多空洞,如图2 (a、(b所示。这些空洞在拉丝后不但成为波导结构缺陷,引起光纤损耗增加,而且会降低光纤的机械强度。当包层和纤芯玻璃经过严格抛光后,则可在很大程度上改善纤芯和包层的界面结合状态,从而可完善光纤的波导结构,如图2(c所示。实际上,经过粗磨或细磨的玻璃表面虽然表观上比较光滑,然而在显微镜下却显得凹凸不平,如图3所示。当纤芯和包层接触时,由于玻璃表面不平整,其实际接触面只限于表面很小的凸出部分。由于在拉丝时玻璃的粘度仍相对较大(~105Pa·S ,表面空位滑移和攀移较难,导致气孔排除困难。从能量的观点来看,由于表面空位从分散状态成为凝聚态时使自由能降低,致使空位往往凝聚在一起,进一步聚集会形成微观孔。因此玻璃表面只经过粗磨处理的纤芯和包层之间的界面缺陷最多,而相比之下抛光后的玻璃表面最为平整,拉丝后光纤芯包界面存在的缺陷也最少。另外在拉丝温度时,纤芯和包层玻璃中粘度较大的其表面空位滑移相对更为困难,其表面气孔的排除也相应较难,因此其表面的加工质量要求更高。
采用管棒法在制备一些特殊形状的光纤预制棒时还有相当大的优势,如异型结构光纤、偏心光纤以及其它微结构光纤。如华南理工大学光通信材料研究所采用管棒法制作预制棒成功拉制出异型包层光纤和偏心光纤,如图4和5所示。
3.2 浇注法(build-in casting
浇注法是指将熔融的包层玻璃浇入预热至玻璃转变温度附近的圆筒模具中,经短暂时间后倒置模具以让模具中心部位熔体流出形成中心孔,再将熔融的纤芯玻璃浇入中心孔部位,经退火冷却后得到具有纤芯-包层结构的预制棒。采用浇注法需事先使包层玻璃和纤芯玻璃都处于熔融状态,其最大的优点是光纤预制棒的纤芯与包
层界面不与外界接触,从而避免被污染的情况;同时玻璃熔体在下降过程中,对包层内壁起到了抛光的效果,所以纤芯与包层
界面的结合程度非常好。但是采用浇注法时中心孔的直径较难控制:如果倒入包层玻璃后间
a. 粗磨-粗磨界面状态
b. 细磨-细磨界面状态
图2 不同加工质量纤芯-
包层的界面状态(500× c. 抛光-抛光界面状态
a. 粗磨玻璃表面状态
b. 细磨玻璃表面状态图3 不同光学加工质量的玻璃表面状态(500×
c. 抛光玻璃表面状态
图4 异型包层光纤端面
图5 偏心光纤端面
隔时间太长则可能无法倒出包层玻璃而不能形成中心孔;而如果间隔时间太短则孔的直径可能过大。因此必须通过多次实验确定温度、时间等参数才有可能得到较理想的预制棒,并且在浇注时需注意不能形成气泡和条纹。此外在包层管的浇注过程中,由于粘度随温度下降而增加很快,中心孔的形状和大小在长度方向很难均匀,而在制备一些特殊结构的光纤预制棒时浇注法显然表现出灵活性不够的缺点。
传统浇注法很难制备尺寸较大的预制棒,并且纤芯直径大小、均匀程度也较难控制,因此通过模具和工艺上的改进对浇注法作了进一步的完善。上海光机所张军杰等给出了一种改进方法,主要是在圆筒模具顶端加了一个呈漏斗状的顶模,其过程主要分为三步:(1将熔融包层玻璃液缓慢地倒入已预热至玻璃T g 温度附近的不锈钢筒模中,要求倒至近满,如图6(a 所示;(2 快速从电炉中取出已处于熔融状态的芯料玻璃并倒入顶模,使其覆盖包层玻璃液一定高度,此时先倒入的包层玻璃液在筒模内壁粘附并固化形成有一定厚度的套管,如图6(b 所示;(3 倒完芯料玻璃液后,将筒模垂直而平稳地提起,如图6(c 所示。此时筒模中心未
凝固的包层玻璃液下漏,同时吸引顶模中的芯料玻璃熔体注入筒模中心。这样,芯料玻璃与
筒模内壁上的包层玻璃就构成具有纤芯-包
层结构的光纤预制棒,如图6(d 所示。采
用这种方法同样在浇注过程中必须精确控制
时间,特别是倒完玻璃料后与提模之间的时间
间隔,否则不能得到符合要求的预制棒:间隔
时间太短会发生包层玻璃液下漏速度过快过
多而吸带芯料玻璃液跟随下流过多,这样得到
的预制棒中纤芯直径可能过大;如果提模过慢
则筒模中包层玻璃液中心也发生固化,从而使玻璃液已无法再流出。另一种模具改造的方法是在底板上钻一
中心孔,包层中心熔体在筒模底部流入底板中心孔中而得到具有纤芯-包层结构的预制棒,其过程如图7所示:将精确控制体积的包层玻璃熔体倒入预热的模具中,模具底部放在带有
图6 改良浇注法制备光纤预制棒的工艺示意图一
(a (b (c (d
图7 改良浇注法制备光纤预制棒的工艺示意图二
浇注包层玻璃浇注纤芯
玻璃
中心孔的底板上。在包层玻璃熔体中心部分硬化之前将纤芯玻璃熔体倒在包层玻璃液上方,并将模具横向平移至底板中间带孔的位置。此时,未硬化的包层玻璃熔体流入底板中心孔中,并将纤芯玻璃液引入至包层中心部位,从而形成具有包层-纤芯的预制棒结构。
在浇注法的基础上,还形成了其它方式的预制棒制备技术,如吸注法、旋转浇注法等,这些方法在制备预制棒时均有其优点。吸注法
使用的圆筒模具底部有特殊设计的蓄液槽,其具体制备过程为:将包层玻璃熔体倒入模具
中,并在其完全固化前将纤芯玻璃熔体倒入。
由于玻璃熔体冷却过程中会发生体积收缩,因
此当蓄液槽中的包层玻璃冷却发生体积收缩
时,在包层玻璃中心沿长度方向形成圆柱状小
孔,并产生对纤芯玻璃熔体的吸力从而形成纤
芯-包层结构,如图8所示。采用这种方法可
制备包层/纤芯直径比例相当大的预制棒,并
可通过选择模具底部蓄液空间的体积以及模具直径精确控制包层/纤芯直径比例和预制棒长度。但是在预制棒中也存在纤芯直径成锥形的现象,且在制备各种包层/纤芯直径比例
的预制棒时显得灵活性不够,即需制备多
种规格的模具。
旋转浇注法也称离心浇注法,是在传
统制备玻璃管的基础上发展而来的,采用
这种方法得到的预制棒在横向和纵向均有
极好的均匀性,其过程如图9所示:先将
包层玻璃熔体倒入预热的模具中,然后将
模具回转到水平状态并以大于3000rpm 的
转速旋转,利用离心作用使熔体均匀附着在模具内表面并在中心形成管状空间,然
后将纤芯玻璃熔体倒入包层管中并将整个模具退火冷却后即可得到预制棒。采用旋转浇注法制备的预制棒纤芯和包层的同心度非常高,并且包层中心孔大小可通过注入包层玻璃的体积精确控制,从而可制备包层/纤芯直径比例不同的玻璃预制棒。
采用浇注制备预制棒时,一般是将带有玻璃熔体的模具一起放入已加热的退火炉中进行精确退火,因此要求有一定的退火程序,并且降温速率相对较慢,否则模具内的玻璃棒、管会发生粘模和碎裂。由于所用模具内表面并非完全光洁,从而会污染玻璃预制棒表面,使表面比较粗糙或粘附有尘粒。在拉制光纤的过程中,这些缺陷会诱导光纤出现微晶、裂纹、气泡或包裹体等,使光纤的损耗增大、机械强度降低,因此需对退火后的预制棒表面进行抛光和清洗。
3.3 热粘结法(hot-jointing
利用管棒法与浇注法相结合,发展了热粘结技术制备单模光纤光纤预制棒,制备过程包括三个步骤:芯棒制备、半圆柱包层浇注和热粘结浇注,如图10所示。具体制备过程如下:首先制备符合单模光纤预制棒直径要求的芯棒,可采用机械加工的方法或采用如图11所示的模具浇注,如果制得芯棒的直径较大,还需在拉丝塔中按具体尺寸要求延伸拉细;再将熔制好的包层玻璃浇注在带有特殊设计盖板的半圆柱型模具中,得到中心带有凹槽的半圆柱型包层玻璃;将芯棒和半圆柱的包层组合后放入模具中,并加热到玻璃Tg 温度保温1
小时,然后
图9 旋转浇注法制备预制棒过程
图8 吸注法制备预制棒过程示意图浇注包层玻璃浇注纤芯玻璃
再次将熔融的包层玻璃缓慢浇入模具中,如图12所示。在浇注过程中,为避免熔体流入时带入气泡,应使坩埚口与模具成45度角。随着浇入熔体的冷却,包层玻璃与纤芯棒可紧密粘结,退火后即可得到预制棒,图13所示的是采用这种方法得到的碲酸盐玻璃光纤预制棒端面图。
3.4 挤压法(extrusion
采用挤压法制备预制棒是在高粘度(108~109P 下操作,并且相对于前几种制备方法来说其操作温度要低很多,因此这种工艺对于易析晶和高挥发的玻璃系统具有相当大的优势。其制备方法为:首先制备高质量的纤芯和包层玻璃块,然后将清洗后的玻璃放入压机圆筒中并在干燥气氛中加热到变形温度,再在50bars
的压力下挤出成形即可,如图14所示。由于
这种成形技术得到的纤芯直径比较大,因此不
能直接应用于制备单模光纤预制棒。在需制备
直径较小并且均匀的纤芯结构时可考虑加上包层外套管的方法,而外套管的制备可采用旋
转浇注法制备。
采用挤压法也可单独制备棒状玻璃或管
状玻璃,并且通过对挤出模具设计可制备不同形状棒和管,这对于制备异型结构的玻璃光纤
预制棒十分有利。图15是Thomas J Loretz 等
通过设计不同结构的模具制备出硫化物玻璃
棒和套管的截面形状。
图14 挤压法制备预制棒过程模具(不锈钢冲压杆(不锈钢套管(碳
包层玻璃纤芯玻璃加压
图10 热粘结法制备预制棒过程示意图
图11
浇注芯棒模具图12 热粘结浇注示意图
图13 采用热粘结制备的碲酸盐玻璃
光纤预制棒端面图
4. 光纤拉丝技术
光纤拉丝是在拉丝塔中完成,拉丝塔
一般由预制棒送棒机构、加热炉、丝径测
量系统、涂覆固化系统以及收丝系统组成,
图16给出了光纤拉丝塔的基本结构和采
用预制棒拉丝时的光纤拉丝过程。图中电
炉内部温度场的分布是由上下两侧向中间
说明书摘要
权利要求书 1、一种发红光的高硅氧玻璃的制造方法，采用SiO2的重量百分比含量超过95%的多孔玻璃，该多孔玻璃的孔径为1nm～20nm，纳米孔占玻璃的体积为23%～33%。通过溶液的分次浸渍法，将该多孔玻璃浸入到含有活性稀土离子和惰性稀土离子以及其他过渡金属离子的溶液中，再在特定的温度制度和气氛中高温烧结而制备。 2、根据权利要求1所述的发红光的高硅氧玻璃的制造方法，其特征在于所述的溶液的溶剂为酸、水、乙醇、以及丙酮等。 3、根据权利要求2所述的稀酸为稀硝酸，稀盐酸和稀硫酸等。 4、根据权利要求1所述的发绿光的高硅氧玻璃的制造方法，其特征在于所述的活性稀土离子为铕离子。 5、根据权利要求1所述的发绿光的高硅氧玻璃的制造方法，其特征在于所述的惰性稀土离子为硝酸钇和硝酸钆。 6、根据权利要求1所述的发绿光的高硅氧玻璃的制造方法，其特征在于所述的其他过渡金属离子系指钒离子和铋离子。 7、根据权利要求1所述的分次浸渍法是指： 掺杂钒离子的过程和掺杂其他金属离子的过程分开，具体而言就是将多孔玻璃先浸入到含有钒离子的溶液中，待浸泡至少20分钟后，在135摄氏度到650摄氏度温度之间干燥后再浸入到含有铕离子，铋离子，钇离子或者钆离子的溶液中去。或者是将多孔玻璃浸入到含有铕离子，铋离子，钇离子或者钆离子的溶液中，待浸泡至少1个小时后，在350摄氏度到650摄氏度温度之间干燥后再浸入到含有钒离子的溶液中去。 8、根据权利要求1所述的温度制度，是指按照如下程序升温： 从室温到100摄氏度至200摄氏度区间，升温速率小于1摄氏度每分钟；必须保持100摄氏度至200摄氏度温度区间至少120分钟；100摄氏度到200摄氏度区间任一温度升温到600摄氏度到800摄氏度区间任一温度，升温速率小于3.5摄氏度每分钟；必须保持600摄氏度到800摄氏度温度区间任意温度至少90分钟；从600摄氏度到800摄氏度区间任一温度升温到950摄氏度，升温速率小于3.5摄氏度每分钟；必须保持950摄氏度温度至少90分钟；950摄氏度升温到1100摄氏度，升温速率小于1摄氏度每分钟；必须保持1100
3.3 光纤通信技术 一、光纤通信系统概述及基本结构 光纤通信系统是以光纤为传输媒介, 光波为载波的通信系统。主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成, 其基本结构原理如图所示。 系统中还包含了一些互联和光信号处理部件, 如光纤连接器、隔离器、光开关等。图中电端机和光端机均包括发送和接收两部分, 两者合起来构成发送器和接收器。其中发送光端机是将电信号变换成光信号,接收光端机则是将光信号转换成电信号。 1、发送器 发送器由发送光端机和电端机构成, 其核心是一个光源。光源的主要功能就是将一个信息信号从电子格式转换为光格式。今天的光纤通信系统采用发光二极管或激光二极管作为光源。两者都是小型的半导体
设备, 可以有效地将电信号转换为光信号。LD 输出的光功率较大, 谱线窄, 一般适合长距离、大容量的通信系统, 但其寿命较短, 价格高; LED 光源发出的光功率较小, 光谱线较宽, 调制速率较低, 输出线性好, 寿命长, 成本低, 适用于短距离和中小容量的系统。它们需要与电源相连并且需要调制电路。 2、光纤 光纤通信系统中的传输介质是光纤。光纤通信系统中发送器端的光信息信号就是通过光纤传送到接收器端的。实际上, 同任何其他通信链路一样, 光纤提供发送器和接收器间的连接。同时, 光纤对光信号进行传导, 就像铜线和同轴线传导电信号一样。它大概和人的头发的粗细相同, 为了保护非常脆弱的光纤, 使其不受恶劣的外部环境和机械的损害, 通常将光纤封装在特定的结构中。裸露的光纤包上保护膜后封装到其他几层中, 所有这些就构成了光纤光缆。 3、接收器 接收器由接收光端机和电端机构成。接收光端机的主要部分包括光检测器、放大器、均衡器、判决器、自动增益控制电路和时钟电路。其中光检测器是接收光端机的核心, 光检测器的主要功能就是把光信息信号转换回电信号( 光电流) 。光纤通信系统中的光检测器主要有PIN 二极管、雪崩光电二极管( APD) 。APD 比PIN 更灵敏, 而且对外部放大功能要求更低。A PD 的缺点是具有相对较长的渡越时间以及由于雪崩放大造成的附加内部噪声。 4、光中继器
《车载网络技术》课程教学标准 课程编码：课程类别：专业素质课 适用专业：汽车电子技术课程管理单位：汽车工程系 学时：42 学分：2 制定日期：2011-03-26 第一次修订日期： 第二次修订日期： ... 1、课程概述 1. 1课程性质 《汽车车载网络技术》属于人才培养方案中四个课程模块中的专业素质课，是汽车电子技术专业的专业主干课，是必修课，《汽车车载网络技术》是一门实践性很强的技术应用型课程，它是来自企业的特色课程。 1.2课程的定位 本课程是汽车电子专业数字技术方向的一门专业方向课。本课程的容包括：汽车电子和车用总线的基础知识，计算机网络和控制总线的基本概念和基础知识，车上网络系统的结构和特点，异步串行通信的基本知识及应用，控制器局域网（CAN）规、常用CAN控制器、CAN 应用系统设计，适用于车上线控系统基于时间触发的网络（TTCAN、TTP/C、byteflight、FlexRey），车上局部连接网络LIN及其应用，以及车上媒体系连接网络MOST等容。通过本课程的学习使学生掌握汽车总线的基本原理，了解汽车总线的应用及开发技术等。本课程的知识为学生毕业设计及今后从事汽车电控系统研究与开发打下坚实的基础。 该课程的学习需要以前修课程《汽车电工技术》、《汽车电子技术》、《汽车单片机技术》、《汽车原理与构造》为前导课程，可将前修课程培养的能力进行运用和深化；该课程为后续课程《毕业设计》以及企业顶岗实习、毕业实践等环节中。该课程与前后续课程共同形成了完整的职业能力培养体系，是实现汽车电子专业人才培养目标的重要环节。 1.3修读条件 具有基本的计算机知识，英语达到国家三级水平。前期必须已经合格修读完电工技术和电子技术等专业基础课程以及汽车单片机技术、汽车电器与电子设备等专业课程。 2、课程目标 2.1 专业能力目标 1）能够对车载网络系统故障进行检测、诊断、分析、修复和排除；
一、单项选择题（共20道小题，共100.0分） 1.目前光纤通信的长波长低损耗工作窗口是1310nm 和 nm。 A.1550 B.1480 C.980 D.1510 知识点: 第一章概述 学生答 案: [A;] 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 2.在目前的实用光纤通信系统中采用___________ 调制方式，即将调制信号 直接作用在光源上，使光源的输出功率随调制信号的变化而变化。 A.直接 B.间接 C.外 D.分接 知识点: 第一章概述 学生答 案: [A;] 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 3.渐变型光纤是指___________是渐变的。 A.纤芯和包层的折射率 B.纤芯的折射率 C.包层的折射率 D.模式数量 知识点: 光纤结构和分类 学生答 案: [B;]
得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 4.变化的电场和变化的磁场的相互激发，从而形 成的传播。 A.色散 B.误码 C.时延 D.电波 知识点: 光纤基础理论 学生答 案: [D;] 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 5.如果电磁波的横向场的极化方向在传输过程中保持不变的横电磁波称 为。 A.园偏振光 B.椭圆极化波 C.圆极化波 D.线极化波 知识点: 光纤基础理论 学生答 案: [D;] 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 6.全反射条件是____________________。 A.n1 sinθ1=n2 sinθ2 B.k0n1<β< k0n2 C.0≤φ≤φmax D.n1 > n2，900>θ1≥θc 知识点: 光纤基础理论
附件 《数据通信原理》课程标准 课程代码：590301C1110课程性质：核心课适用专业：通信技术 学时：96 课程类型：（理论）课（A类） 1．课程概述 1.1课程性质 本课程是通信技术专业的专业核心课程，对专业核心能力的培养起着重要的支撑作用。通过本课程的学习，使学生了解数据通信的基本理论知识，掌握各种数据信号传输方式、原理及特点；培养学生进行数据信号传输分析的能力；使学生能适应数据通信和计算机通信相关工作工作要求。它要以《信号与系统》、《高等数学》、《电工电子技术》为先修课程，也是进一步学习《移动通信原理》《光纤通信原理》等后续专业课程的基础，是为满足信息产业领域对通信技术应用人才的需要而设立的。 2．课程目标 以项目为载体，通过本课程设置的项目活动，使学生了解数据通信系统的基本理论，掌握数据通信基带传输、频带传输、数字数据传输三种传输方式的基本知识，熟悉分组交换方式和通信协议，对数据通信网有初步的认识；并养成认真、自主的学习态度和团队协作的精神。 2.1知识目标 ●掌握数据通信系统构成； ●掌握数据信号基带传输、频带传输和数字传输的基本理论;掌握基带信号波形形成 和部分响应原理;掌握各种数字调制信号的表示和调制解调原理;掌握数据信号数字传输的特点和相关基本概念； ●掌握差错控制的基本原理和工作方式;了解常用差错控制码的构成原则； ●了解数据交换的原则;掌握各种交换方式的原理及特点； ●掌握通信协议的概念和层次结构;了解物理层协议;掌握传输控制规程及 X.25 建 议的主要内容;了解分组交换其他相关协议； ●掌握数据通信网的基本概念;掌握分组交换网、帧中继网和数字数据网的构成和基 本原理。 2.2能力目标 ●能够掌握传输信道的分类及数据信号传输的基本方法； ●能够理想低通网络的波形形成、奈氏第一准则;掌握具有幅度滚降特性的低通网络 波形形成;掌握第一、第四类部分响应形成系统； ●能够掌握 ASK 信号、抑制载频的双边带信号及其功率谱密度分析；掌握 PSK 信 号和功率谱密度分析，掌握 PSK 及 DPSK 的区别；掌握 2FSK 信号及功率谱密度分析； ●能够掌握( 7,4 )汉明码的编译码原理及具体纠错能力;理解线性分组码的构成思 路，理解监督矩阵的作用，掌握生成矩阵的作用，了解校正子和检错的关系;了解线性分组码的主要性质； ●了解循环码的循环特性和多项式表示法;掌握循环码的生成多项式和生成矩阵的 构成及作用;了解循环码的编解码方法。 ●能够理解常用通信协议；
光纤简介 一、光纤概述 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。 二、光纤工作波长 光是一种电磁波。可见光部分波长围是：390nm—760nm(纳米)，大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤的工作波长有短波长0.85μm、长波长1.31μm和1.55μm。光纤损耗一般是随波长加长而减小，0.85μm的损耗为2.5dB/km，1.31μm的损耗为0.35dB/km，1.55μm的损耗为0.20dB/km，这是光纤的最低损耗，波长1.65μm以上的损耗趋向加大。 三、光纤分类 光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的，各种分类如下。 （1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85μm、1.3μm、1.55μm）。 （2）折射率分布：阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变（GI）型光纤、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。 （3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模
光纤。 （4）原材料：石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料等。 （5）制造方法：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有管律法（Rod intube）和双坩锅法等。 四、单模光纤与多模光纤 光纤是一种光波导，因而光波在其中传播也存在模式问题。所谓“模”是指以一定角速度进入光纤的一束光。模式是指传输线横截面和纵截面的电磁场结构图形，即电磁波的分布情况。一般来说，不同的模式有不同的的场结构，且每一种传输线都有一个与其对应的基模或主模。基模是截止波长最长的模式。除基模外，截止波长较短的其它模式称为高次模。 根据光纤能传输的模式数目，可将其分为单模光纤和多模光纤。多模光纤允许多束光在光纤中同时传播，从而形成模分散（因为每一个模光进入光纤的角度不同它们到达另一端点的时间也不同，这种特征称为模分散）。模分散技术限制了多模光纤的带宽和距离。单模光纤只能允许一束光传播，所以单模光纤没有模分散特性。 （1）单模光纤 单模光纤(Single Mode Fiber)的中心高折射率玻璃芯直径有三种型号：8μm、9μm和10μm，只能传一种模式的光。相同条件下，纤径越小衰减越小，可传输距离越远。中心波长为1310nm或1550nm。单模光纤用激光器作为光源。单模光纤用于主干、大容量、长距离的系统。
光子晶体光纤材料 光子晶体的能带结构 电子能带与光子能带 在半导体晶体中, 电子受原子周期排列所构成的周期势场的作用, 它的能谱呈带状结构由于原子的布拉格散射, 在布里渊区边界上能量变得不连续, 出现带隙, 电子被全反射在光子晶体中, 也存在类似的周期性势场, 它是由介电函数在空间的周期性变化所提供的当介电函数的变化幅度较大且变化周期与光的波长相比拟时, 介质的布拉格散射也会产生带隙, 相应于此带隙区域的那些频率的光将不能通过介质, 而是被全部反射出去由于周期结构的相似性, 普通晶体的许多概念被引入光子晶体, 如能带、能隙、能态密度、缺陷态等实际制备的光子晶体多由两种介电常数不同的物质构成, 其中低介电物质常采用空气, 因此相应于半导体的价带和导带, 在光子晶体中存在介电带和空气带。 完全光子能隙的产生 光子能隙有完全能隙与不完全能隙的区分所谓完全能隙, 是指光在整个空间的所有传播方向上都有能隙, 且每个方向上的能隙能相互重叠不完全能隙, 相应于空间各个方向上的能隙并不完全重叠, 或只在特定的方向上有能隙由于能隙产生于布里渊区的边界处,原则上完全能隙更容易出现在布里渊区是近球形的结构中。FCC是具有最接近球形布里渊区的空间周期结构。 人们对光子能带的理论计算最初是照搬电子能带的计算方法, 如平面波法和缀加平面波法等, 将光子当作标量波, 利用薛定愕方程求解一计算结果显示, 包括在内的许多结构的光子晶体都将出现光子带隙然而, 随后的研究表明, 这种
标量波近似法不仅在定量上, 甚至在定性上都与实验结果不符。由于电子是自旋为1/2的费米子, 为标量波而光子是自旋为的玻色子, 是矢量的电磁波, 两者存在着本质的区别因此, 计算光子晶体的能带结构必须在矢量波理论的框架下, 从麦克斯韦方程出发在各种理论中, 平面波展开法是应用得最普遍, 也是最成功的由于光子之间没有复杂的相互作用, 理论计算可以非常精确地预言光子晶体的性质, 对实验工作起着重要的指导作用。 能带计算表明由球形颗粒构成的结构具有很高的对称性, 对称性引起的能级简并使它只存在不完全能隙, 例为了得到具有完全能隙的光子晶体结构, 需要从两方面考虑：（1）提高提高周期性介电函数的变化幅度, 即要有高的折射率反差（2）从结构上消除对称性引起的能带简并为此, 在结构的晶胞内引入两个球形粒子构成的金刚石结构, 能产生很宽的完全带隙，通过引入非球形的晶胞颗粒也能消除能带简并从而产生完全的光子带隙。利用材料介电常数的各向异性,在FCC、BCC、SC等各种简单晶格中也将产生部分能隙, 此外, 在介电质材料中引入彼此分离的金属颗粒构成的复合光子晶体, 将具有很宽的完全能隙, 然而由于在可见光和红外波段金属材料的强烈耗散, 这种光子晶体的效率很低。 光子晶体中的缺陷能级 半导体材料的广泛应用与其掺杂特性密切相关向高纯度半导体晶体中掺杂, 禁带中会产生相应的杂质能级, 从而显著改变半导体材料的电学、光学特性类似地, 可以向光子晶体中引入杂质和缺陷, 当缺陷是由引入额外的高介电材料所至图右, 其特性类似于半导体掺杂中的施主原子, 相应的缺陷能级起始于空气带底, 并随缺陷尺寸的变化而移向介电带当缺陷是由移去部分高介电材料所至, 其特性类似于半导体掺杂中的受主原子, 相应的缺陷能级起始于介电带顶, 并随缺陷
《线务工程Ⅰ》课程标准 课程编码：32103901 课时：48 理论：38 实践：10 学分：3 适用专业：通信工程设计与监理 一、课程性质与作用 《线务工程Ⅰ》课程为通信工程设计与监理专业的核心专业课，对专业核心能力的培养起着重要的支撑作用。通过本课程的学习，使学生掌握杆线、通信管道和电缆的基本理论知识及相关操作技能，掌握各种设施的结构、性能及技术指标、标准，掌握各种设施在实际工程中使用、施工及维护的技能及技术指标、标准。为学生能够更好的胜任本专业的工作及参加通信行业线务员的职业资格认证奠定基础。其前导课程包括《电路》、《通信概论》、《工程制图》等，其后续课程包括《通信工程设计及概预算》、《通信工程项目管理及监理》等。 二、课程设计思路 指导思想及课程设计的总体思路：以工学结合为基础，强调教学做一体化，利用情境教学，通过项目制实现教学目标。 开发的路径：根据专业培养目标，结合通信工程设计、通信工程施工、通信工程项目管理及监理等职业岗位，针对职业资格认证考试，并具体分析与其他课程的关系，确定课程和课程目标。 内容确定的依据：《线务工程Ⅰ》课程是通信工程设计与监理专业的专业核心课程。本课程主要是为通信工程公司、通信工程设计公司、通信工程管理及监理公司等单位培养基层工程技术人才，能够具备扎实的理论基础和突出的专业技能、能解决现场常见问题，课程内容针对工作岗位进行设置。为支撑职业资格认证考试，课程融合了通信行业线务员的职业资格认证考试内容。 教学内容组织排序原则：根据通信线路工程勘察、设计、施工、验收、维护等典型工作任务确定教学内容。 教学模式及教学方法设计的总体思路：线务工程课程的设计思路是以通信工程施工为主线，与企业合作，按照通信工程规划、设计、施工、验收的工作流程设计典型工作任务，配合实境教学，通过进行角色扮演，让学生参与整个工作过程，完成教学做一体 —1 —
《光纤通信技术》习题 第一章概述 1、填空题 光纤通信是以 为载频，以 为传输介质的通信方式 1966年7月，英籍华人 博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性；1960年7月，美国科学家 发明了红宝石激光器 光纤通信系统的短波长窗口为 ，长波长窗口为 。光纤通信系统的通信窗口波长范围为 。 在光通信发展史上， 和 两个难题的解决，开创了光纤通信的时代。 2、简答题 光纤通信为什么能够成为一种主要的通信方式？ 光纤通信系统由哪几部分组成？并说明各部分在系统中所完成的功能。现有光纤通信使用的光波长有哪几种？对应的频率是多少？它们在整个电磁波谱中处在什么位置？ 第二章光纤及其导光原理 1、填空题 光纤的导光原理与结构特性可用 理论与 理论两种方法进行分析。 单模光纤中不存在 色散，仅存在 色散，具体来讲，可分为 和 。 光纤色散参数的单位为 ，表示两个波长间隔为 的光波传输 后到达时间的延迟 对纯石英光纤，在λ= 处，色散参数D=D M+D W=0，这个波长称
为 。 在单模光纤中，由于光纤的双折射特性使两个正交偏振分量以不同的群速度传输，也将导致光脉冲展宽，这种现象称为 色散。 单模传输条件是归一化参量V 。 允许单模传输的最小波长称为 。 数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越 ，光纤与光源之间的耦合效率就越 2、简答题 光纤由哪几部分构成？各起什么作用？ 简述G.651、G.652、G.653、G.654、G.655光纤的特性。 简述光纤的传输特性 3、计算题 阶跃折射率分布的光纤的芯径d=2a为100μm，折射率n1=1.458，包层的折射率n2=1.450，在该光纤中传输的光波的波长λ=850nm。 （1）计算该光纤的V参数？ （2）估算在该光纤内传输的模式数量是多少？ （3）计算该光纤的数值孔径？ （4）计算该光纤单模工作的波长？（考试试卷A卷计算题） 已知均匀光纤纤芯的折射率为n1=1.5，相对折射率差△=0.01，芯半径a=25μm，试求： （1）LP01、LP02、LP11和LP12模的截止波长各为多少？ （2）若λ0=1μm，光纤的归一化频率V以及其中传输的模式数量M各等于多少 均匀光纤，若n1=1.5，λ0=1.3μm，试计算： （1）若△=0.25，为了保证单模传输，其纤芯半径应取多大？ （2）若取a=5μm，为了保证单模传输，△应取多大？
第24卷第3期Vo l.24,No.3滨州学院学报Journal of Binzho u University 2008年6月Jun.,2008 大模场光子晶体光纤设计 收稿日期:2008-01-04第一作者简介:薛 华(1976 ),女,山东惠民人,讲师,在读硕士,主要从事无线电物理研究. 薛 华,韩春艳 (滨州学院物理与电子科学系,山东滨州256603) 摘 要:全内反射型光子晶体光纤纤具有为高折射率,包层为石英-空气周期结构,光通过高折射率纤芯与低平均折射率包层间的全内反射向前传播.包层的周期结构要求也不严格,甚至可以无序.利用其特有的 无截止单模 特性,对大模场光子晶体光纤进行了设计. 关键词:光子晶体光纤;无截止单模;模场 中图分类号:TN 252 文献标识码:A 文章编号:1673-2618(2008)03-0079-04 PCF(Photonic Cry stal Fiber,PCF)的概念最早由ST.J.Russell 等人[1]于1992年提出,它的结构由石英棒或石英毛细管排列而成的,在中心形成缺陷,所以又被称为多孔光纤(H o ly Fiber)或微结构光纤(M icro -structured Fiber).PCF 根据其导光原理可以分为两种,一种是光子带隙光纤(Pho to nic Band Gap PCF,PBG -PCF),另一种是改进的全内反射PCF(T otal Internal Reflection PCF,TIR -PCF),也称作折射率引导PCF(Index Guiding PCF ).T IR -PCF 与传统光纤的差别在于包层具有与PBG -PCF 相似的六角形排列的空气孔,正是这种周期性结构提供了许多独特性质.由于不依赖光子带隙,包层中空气孔并不要求大直径,排列的形状与周期性要求也不严格,甚至包层中可为无序排列的空气孔,同样可以实现相同的导光特性.比较两种PCF,全内反射PCF 无论在理解或是制作上都更为简单,因为它可沿用经典的全内反射理解导光机制,而且不需要精确的空气孔排列,更适合于制作,故在目前大多数的研究和应用都是针对全内反射型PCF [2]. 1 无截止单模(Endlessly single mode)特性 这是T IR -PCF 的一个重要的特性.对于标准的阶跃型单模光纤,其归一化频率V 由下式决定 [3]:V =(2 / )(n 2c o -n 2cl )1/2,(1) 式中n co 和n c l 分别为光纤纤芯和包层材料的折射率, 为纤芯半径, 为光波长.归一化频率V 决定了模式数目,当V <2.405时,光纤才是单模的.对应于V =2.405的波长就称为传统光纤的截止波长,只有当工作波长大于此截止波长时光波才能在光纤中实现单模传输.而PCF 不存在截止波长,用有效折射率模型[4]可以较好地解释这一现象.类似于传统光纤的归一化频率,在PCF 中,亦可定义一个等效的归一化频率为[5]: V ef f =(2 / )(n 2co -n 2ef f )1/2,(2) 其中n c o 和n ef f 分别为PCF 芯层和包层的等效折射率, 为芯层半径.PCF 包层的等效折射率n e f f 可以根据包层晶胞的等效数学模型解出.它是光辐射波长的函数,当波长减小时,光束截面随之收缩,光波模式分布向纤芯集中,因此n ef f 增大,从而n co 和n e f f 的差减小,这就抵消了波长减小的趋势,使V ef f 趋于定值,从而满足了单模传输条件.理论计算及实验证明:只要满足空气孔径与孔间距之比小于0.2,[6]PCF 就具有无截止单模特性.更重要的是,PCF 的无截止单模特性与光纤结构的绝对尺寸无关,只取决于光纤的相对尺
《光纤通信》教学大纲 一、课程描述 光纤通信是20世纪70年代开始发展起来的一种通信新技术。80年代以后，随着我国通信技术的迅速发展，光纤通信有了长足的发展，成为社会信息基础设施中不可缺少的一部分，广泛应用于各个领域。 《光纤通信》是结合光纤通信的发展，系统地介绍光纤通信系统的基本原理、基本概念、基本技术和基本分析设计方法，全面反映全光通信技术概貌的课程，为学生学习后续的光纤通信设备、光缆线路工程、综合布线工程、宽带接入技术及现代通信技术等通信专业课程奠定基础。 《光纤通信》是通信工程专业的一门专业任选课，包括光纤通信传输理论，光纤与光缆，光源与光发送机，光检测器与光接收机，无源光器件与集成光路，光纤系统中的信号传输和光纤通信系统等内容。先修课程是通信原理、信号与系统、高频电路。 二、课程目标 1、使学生掌握光纤通信的基本概念和基本原理，理解光发射机和光接收机的基本理论和特性。 2、理解和掌握光纤通信系统的构成、性能指标及光纤通信新技术。 三、课程内容和教学要求 这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下： 知道——是指对这门学科的基本知识、基本理论的认知。 理解——是指运用已了解的基本原理说明、解释一些现象。 掌握——是指利用掌握的理论知识对一些较复杂的功能线路进行解释，说明其工作过程，估计有关参数。 学会——是指在利用仪表和工具完成对某些功能线路的设计、组装、参数测量，并根据理论知识计算相关参数，理论与实验作比较。能识别操作中的一般差错。 教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。
本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。 教学内容及教学要求表
论光子晶体光纤技术的现状和发展 摘要: 光子晶体光纤，又称多孔光纤或微结构光纤，以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题。光子晶体光纤在外观上和传统的普通单模光纤非常相似，但微观上光子晶体光纤的横截面完全不同。近年来，国内外的很多大学和科研单位都在积极开展光子晶体光纤的研究工作。本文阐述了PCF的一些独特光学性质、制作技术及其一些重要应用，介绍了PCF的发展以及最新成果。关键词:光子晶体,光子晶体光纤,非线性 1 引言 1987年Yabnolovitch 在讨论如何抑制自发辐射时提出了光子晶体这一新概念。几乎同时，John 在讨论光子局域时也独立提出。如果将不同介电常数的介电材料构成周期结构，电磁波在其中传播时由于布拉格散射，电磁波会受到调制而形成能带结构，这种能带结构叫做光子能带。光子能带之间可能出现带隙，即光子带隙。具有光子带隙的周期性介电结构就是光子晶体，或叫做光子带隙材料，也有人把它叫做电磁晶体。 光子晶体光纤（photonic crystal fiber，PCF），又称多孔光纤或微结构光纤，以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题。这类光纤是由在纤芯周围沿着轴向规则排列微小空气孔构成，通过这些微小空气孔对光的约束，实现光的传导。独特的波导结构，灵活的制作方法，使得PCF与常规光纤相比具
有许多奇异的特性，有效地扩展和增加了光纤的应用领域[1]。在光纤激光器这一领域内，PCF经专门设计可具有大模面积且保持无限单模的特性，有效地克服了常规光纤的设计缺陷。以这种具有新颖波导结构和特性的光纤作为有源掺杂的载体，并把双包层概念引入到光子晶体光纤中，将使光纤激光器的某些性能有显著改善。近年来，国内外的很多大学和科研单位都在积极开展光子晶体光纤激光器的研究工作[2]。目前，国外输出功率达到几百瓦的光子晶体光纤激光器已有报道。本文阐述了PCF的一些独特光学性质、制作技术及其理论研究方法，介绍了PCF 的发展以及最新成果。 2 光子晶体光纤概述 2.1 光子晶体光纤导光原理 光子晶体光纤的概念基于光子晶体，按其传导机制可分为带隙型光子晶体光纤（PBG-PCF）和折射率引导型光子晶体光纤（TIR-PCF）两类[3]。 带隙型光子晶体光纤是一种具有石英-空气光子晶体包层的空芯石英光纤，其包层横截面的折射率具有规则的周期分布，通过包层光子晶体的布拉格衍射来限制光在纤芯中传播的在满足布拉格条件时出现光子带隙，对应波长的光不能在包层中传播，而只能限制在纤芯中传播，见图2-1（a）。 折射率引导型光子晶体光纤的导光机制与传统光纤类似，包层由石英-空气周期介质构成，中心为SiO2构成的实芯缺陷。由于纤芯折射率高于包层平均折射率，光波在纤芯中依靠全内反射传播。由于包层含有气孔，与传统光纤的实芯熔融硅包层不同，因而这种导光机制叫做改进的全内反射，见图2-1（b）
三、判断题 （）1. 光纤熔接机分为单芯熔接机和带状熔接机，单芯熔接机无法熔接带状光纤，带状熔接机无法熔接单芯光纤。 （）2. 光纤熔接时的热缩加固步骤要求热缩管内不能有气泡。 （）3. 光缆接头盒在最后安装时，应使用生胶或密封胶条将接头盒边缘密封，但接头盒的光缆进出口则可不密封。 （）4.单模光纤只能跟单模光纤对熔，多模光纤只能与多模光纤对熔，目前熔接机无法将单模光纤与多模光纤混熔。 （）5. 光缆的弯曲半径不小于光缆外径的15倍。 （）6. 深海光缆是指敷设于海水深度大于1000米海区的光缆。 （）7.同一台光时域反射仪在设置相同的情况下事件盲区总是小于衰减盲区。 （）8.光时域反射仪只收光，本身不发光。 （）9.掺铒光纤放大器EDFA可调节的波长有限，适于工作在1550nm窗口。 （）10. 长途电缆的防雷保护系统接地电阻应小于4Ω，困难地区应不大于10Ω。 （）11.光缆金属护套对地绝缘是光缆电气特性的一个重要指标，金属护套对地绝缘的好坏，直接影响光缆的防潮、防腐蚀性能及光缆的使用寿命。 （）12. 电缆线路应做防雷保护系统接地，其间距宜为4km，电气化区段电缆线路的屏蔽地线可代替防雷地线。 （）13.电气化区段进行通信维护工作时，必须遵守《电气化铁路有关人员电气安全规则》的有关规定。 （）14.熔接质量好坏是通过熔接处外形良否计算得来的，推定的熔接损耗只能作为熔接质量好坏的参考值，而不能作为熔接点的正式损耗值。正式损耗值必须通过OTDR测试得出。（）15.电气化区段电缆屏蔽保护地线测试整治检查的周期是1年1次，并安排在每年的雨季前完成。 （）16.通信线路发生故障时，工区人员应服从调度和有关机械室（网管）的统一指挥。（）17.通信线路中严禁设置影响通信传输质量和危及人身设备安全的非通信回线。 （）18.铝护套电缆弯曲半径不应小于电缆外径的7.5倍； （）19.光信号在光纤中传输时，色散导致信号能量降低。 （）20.盲区决定了2个可测特征点的靠近程度，盲区有时也被称为OTDR的2点分辨率。对OTDR来说，盲区越大越好。 （）21．用OTDR测试时，如果设定的折射率比实际折射率偏大，则测试长度比实际长度大。 （）22．利用低色散光纤也可以减少四波混频对系统性能的影响。 （）23. LC型连接器所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，为1.5mm。 （）24. SDH传输体制只适用于光纤信道。 （）25．熔接机推定的熔接损耗值可作为熔接点的正式损耗值。
光纤基本结构及原理 2011-08-16 12:04 2.6.1 光纤通信的概念与基本原理 多种多样的通信业务迫切需要建立高速率的信息传输网。在传输网，特别是骨干网中，高速数字通信的速率已迈向每秒G（109）比特级，正在向T（1012）比特级迈进。要实现这样高速的数字通信，依靠无线媒质或是以传统电缆为代表的有线媒质均是不可想象的。这一难题直到光纤作为一种传输媒质被人们发现之后才得以破解。光纤的潜在容量可达数百T，要比传统电缆的容量至少高出5个数量级。 纵观通信发展史，不难发现，人们一直在不断开拓电磁波的各个频段，把如何利用电磁波作为通信技术的重要研究方向。在大学物理课程中我们已经学到，光可以看作是可见光波段的电磁波。因此，开发光波作为通信的载体与介质是很自然的。在光通信的发展历史中，两大主要的技术难点是光源和传输介质。在上世纪60年代，美国开发了第一台激光器，相对于其他普通光源，激光器具有亮度高、谱线窄、方向性好的特点，可以产生理想的光载波。另一方面，激光如果在大气中传播，会受到变幻无常的气候条件的影响。因此人们设想利用可以导光的玻璃纤维——光纤进行长距离的光波传输。1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/1km的石英玻璃光纤，达到了实用水平。目前实用的光纤直径很小，既柔软又具有相当的强度，是一种理想的传输媒质。目前，在朗迅（Lucent）、北电（Nortel）、阿尔卡特（Alcatel ）、西门子（Siemens）等公司的实验室中，光纤传输技术已经达到数千公里无中继的先进水平。 光纤通信的定义：光纤通信是以光波为载频，光导纤维为传输媒介的一种通信方式。光纤通信一般在发送方对信息的数字编码进行强度调制，在接收端以直接检波的方式来完成光/电变换。 2.6.2 光纤的工作窗口 1．工作窗口的定义 光波可以看作是电磁波，不同的光波就会有不同的波长与频率。我们知道，透明的彩色玻璃之所以有颜色，是因为它只允许一种颜色的光波通过，而其他颜色的光波通过较少。石英光纤也具有类似的选择特性，对特定波长的光波的传输损耗要明显小于其它波长的光波，
《光纤通信技术》课程大纲 课程名称：光纤通信技术 课程类别：核心课 学分：4学分 适用专业：通信工程专业、计算机应用专业 先修课程：数字通信原理、数据通信原理 一、课程的教学目的 《光纤通信技术》是信息与通信工程学科一门重要的专业课程。课程定位为需要学习通信工程、计算机通信技术等专业，从事信息通信、计算机、网络等相关行业的学员。光纤通信系统具有低的传输损耗和宽的传输频带的特点，成为高速数据业务的理想传输通道。课程以光纤的导光原理和激光器的发光原理为基础内容，同时涵盖了各种实用光网络技术。课程以提高学生基本技能素质与新技术、新手段的应用能力为目标，培养能满足光纤网络工程的规划建设、系统调测、电信核心网络和接入网络的工程等需要的应用型人才。 为了更好地掌握本课程的知识，每章后面均附有大量的习题，并对主要知识点进行了总结。鉴于本课程是实践性很强的专业课程，其教学内容既包括理论学习内容，又涵盖与之相关的实践实验活动内容，为以后学习光纤通信工程新技术打下基础。 二、相关课程的衔接 学习本课程需要先修《数字通信原理》、《数据通信原理》等专业基础课程以及《现代交换技术》、《宽带接入技术》等相关课程；后续课程包括《光网络》、《多媒体通信》等。三、教学的基本要求 要求掌握《光纤通信技术》的基本概念、工作原理，了解相关扩展知识。熟练进行光纤通信技术的工程分析及工程计算。 熟悉实验原理及内容，能够利用所学基本知识完成简单电路的分析和设计。 四、课程教学方法 下载教学内容导学、详解、实时辅导、教案、综合练习题等资料。 为了更好地掌握本课程的知识，每章后面均附有大量的习题，并对主要知识点进行了总结。本课程含有实验，使本课程更多地与实践接轨，为以后学习光纤通信工程新技术打下基础。
XX职业技术学院机电系课程标准 车载网络技术课程标准 1.课程基本信息 课程代码：84347 适用专业：汽车检测与维修技术专业 学时数：54 学分： 3 先修课程：《汽车电工电子技术》《汽车单片机技术》《汽车原理与构造》 后续课程： 2.课程性质 《汽车车载网络技术》属于人才培养方案中四个课程模块中的专业素质课，是汽车检测与维修技术专业的能力拓展必修课，《汽车车载网络技术》是一门实践性很强的技术应用型课程，它是来自企业的特色课程。 该课程的学习需要以前修课程《汽车电工技术》、《汽车电子技术》、《汽车单片机技术》、《汽车原理与构造》为前导课程，可将前修课程培养的能力进行运用和深化；该课程为后续课程《毕业设计》以及企业顶岗实习、毕业实践等环节中。该课程与前后续课程共同形成了完整的职业能力培养体系，是实现汽车维修专业人才培养目标的重要环节。本课程的知识为学生毕业设计及今后从事汽车电控系统研究与开发打下坚实的基础。 3.课程教学目标 3.1 能力目标 A1.能够对车载网络系统故障进行检测、诊断、分析、修复和排除； A2.能够正确使用汽车车载网络系统各种检测、维修设备和工具； A3.能够正确使用和养护汽车车载网络系统，保障工作性能良好； A4.通过汽车车载网络系统常见故障检测、诊断、维修，积累排除汽车故障技术工作经验，提高检测、分析、维修汽车故障能力； A5.通过汽车车载网络系统各种检测、维修设备和工具的正确使用，养成正确、安全、规范使用设备工具的意识，提高善于使用设备工具的能力； A6.通过教学以学生为中心，边做边学，在做中学习，提高学生适应工作环境能力，提高自主学习能力，提高理论联系实际能力。
光纤通信基础复习题及答案 1．光通信的发展大致经历几个阶段？ 光通信的发展大致经历如下三个阶段 可视光通信阶段：我国古代的烽火台，近代战争中的信号弹、信号树，舰船使用的灯塔、灯光信号、旗语等，都属于可视光通信。 大气激光通信阶段：光通信技术的发展应该说始于激光器的诞生。1960年美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器，使人们开始对激光大气通信进行研究。激光大气通信是将地球周围的大气层作为传输介质，这一点与可视光通信相同。但是，激光在大气层中传输会被严重的吸收并产生严重的色散作用，而且，还易受天气变化的影响。使得激光大气通信在通信距离、稳定性及可靠性等方面受到限制。 光纤通信阶段：早在1950年，就有人对光在光纤中的传播问题开始了理论研究。1951年发明了医用光导纤维。但是，那时的光纤损耗太大，达到1000 ，即一般的光源在光纤中只能传输几厘米。用于长距离的光纤通信几乎是不可能。1970年，美国康宁公司果然研制出了损耗为20的光纤，使光纤远距离通信成为可能。自此，光纤通信技术研究开发工作获得长足进步，目前，光纤的损耗已达到0.5（1.3μm）0.2（1.55μm）的水平。 2. 光纤通信技术的发展大致经历几个阶段？ 第一阶段（1966～1976）为开发时期. 波长: λ= 0.85, 光纤种类: 多模石英光纤, 通信速率: 34～45, 中继距离: 10. 第二阶段（1976～1986）为大力发展和推广应用时期.
波长: λ= 1.30, 光纤种类: 单模石英光纤, 通信速率: 140～565, 中继距离: 50～100. 第三阶段（1986～1996）以超大容量超长距离为目标,全面推广及开展新技研究时期. 波长：λ= 1.55, 光纤种类: 单模石英光纤, 通信速率: 2.5～10, 中继距离: 100～150. 3.光通信基本概念： 光通信：利用光波进行信息传输的一种通信方式。 光纤通信：利用光导纤维作为光波传输介质的一种通信方式。 光波导：传输光波的介质。例如光纤。 光纤通信的三个窗口: 0.85 1.30 1.55. 4.推导光纤数值孔径公式 称之为光纤的数值孔径。是反映光纤扑捉光线能力大小的一个参数。 = √n12- n22 图2-3 光波在光纤子午截面内的传播 由图可知:
《通信概论》课程标准 一、课程基本信息 二、课程定位 本课程是高职高专移动通信技术、应用电子技术、电子信息工程技术等专业的专业基础主干课程；本课程的教学目的是旨在培养学生全面认识通信技术与系统原理的基础上，建立对通信网络的初步分析与系统建设能力使学生产生对通信行业和通信技术的兴趣，通过对通信全程、全网的学习，使学生对各种通信网的结构、分类、现状与发展趋势有一个整体的认识，为后续专业课程的学习打下一定的专业基础。 三、课程设计思路 本课程的总体设计的理念是以企业真实生产活动和岗位职业能力分析为基础，以职业能力培养为本位，以工作过程为导向，以校企共建为途径，通过工学结合、学做一体的教学方式，培养学生的职业能力、职业道德及可持续发展能力。 课程设置从专业职业能力入手，分析岗位群行为能力需求，设计知识结构，整合相应的课程。通信概论课程是针对了通信网络优化、光纤通信和移动通信对通信基础知识的需求，而设计的一门专业基础课 通过对移动通信技术、电子信息工程技术岗位的分析，确定本课程的建设思路是：内容分为基础理论、实用技术、实训三大部分，通过理论联系实际，使三部分内容有机融合。通过本课程的学习，使学生掌握计算机网络的基础知识和主流技术，包括网络与数据通信基础，移动通信技术、光纤通信，接入网技术等，使学生具备通信网络基本能力，为学生走向工作岗位打下坚实的基础。 四、课程目标 通过本课程的教学，学生应在素质、能力和知识等方面达到以下目标：
1）职业素质目标： ①培养独立思考、勤于思考、善于提问的学习习惯，进一步树立求真、求实和创新的科学态度。 ②培养团队协作意识，加强操作规范的要求，为学生步入社会和后续学习打好基础。 2）职业能力目标 1、认识通信系统的概念、技术组成与特点；掌握通信系统的主流技术与发展方向；了解通信系统的性能衡量方式与指标参数。 2、认识通信行业的话音业务、宽带数据业务的概念，了解网络视频（IPTV）业务概念 3、熟悉光纤波分复用基本概念、系统组成以及工作原理；掌握SDH信号的多路复用成帧原理；熟悉SDH光传输设备的基本原理；掌握SDH系统的组网结构与使用特点；熟悉光电转换器的工作原理与使用特点。 4、熟悉移动通信的概念、系统结构、基本技术、网络覆盖方式。 5、熟悉ADSL / FTTX有线接入网的工作原理与系统组成； 6、熟悉时分、空分交换系统的概念、掌握数字电信号的TST时隙交换原理与方式，以及面向连接和无连接的三种交换方式的概念；下一代交换技术（NGN与“软交换”）的原理与特点。 7、认识光联网系统（OTN）与自动交换光网络（ASON）的概念、系统组成与工作原理。 8、熟悉下一代通信交换系统（NGN）的概念、软交换系统概念、组网结构与工作方式。
光纤传输基础知识 光纤通信的优点 ●通信容量大 ●中继距离长 ●不受电磁干扰 ●资源丰富 ●光纤重量轻、体积小 光通信发展简史 2000多年前 烽火台——灯光、旗语 1880年 光电话——无线光通信 1970年 光纤通信 ●1966年―光纤之父‖高锟博士首次提出光纤通信的想法。 ●1970年贝尔研究所林严雄在室温下可连续工作的半导体激光器。 ●1970年康宁公司的卡普隆(Kapron)作出损耗为20dB/km光纤。 ●1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路。 电磁波谱
通信波段划分及相应传输媒介
光的折射/反射和全反射 因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。 反射率分布：表征光学材料的一个重要参数是折射率，用N表示，真空中的光速C与材料中光速V 之比就是材料的折射率。 N＝C/V 光纤通信用的石英玻璃的折射率约为1.5 光通信的发展过程 光的基本知识
光纤结构 光纤裸纤一般分为三层： 第一层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为9-10μm，(单模）50或62.5（多模）。第二层：中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm）。 第三层：最外是加强用的树脂涂层。
1)纤芯core：折射率较高，用来传送光； 2)包层coating：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件； 3)保护套jacket：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。 3mm光缆橘色MM多模 黄色SM单模 光纤的尺寸 外径一般为125um(一根头发平均100um) 内径：单模9um 多模50/62.5um 数值孔径 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同