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江蘇邱成機電有限公司

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雙折射光纖是指在單模光纖中，可以傳輸相互正交的兩個固有偏振模式的光纖。折射率隨偏振方向變異的現(xiàn)象稱為雙折射。它又稱作PANDA光纖，即偏振保持與吸收減少光纖（Polarization－maintai-ning AND Absorption－ reducing fiber）。它是在纖芯的橫向兩則，設(shè)置熱膨脹系數(shù)大、截面是圓形的玻璃部分。在高溫的光纖拉絲過程中，這些部分收縮，其結(jié)果在纖芯y方向產(chǎn)生拉伸，同時又在x方向呈現(xiàn)壓縮應(yīng)力。致使纖材出現(xiàn)光彈性效應(yīng)，使折射率在X方向和y方向出現(xiàn)差異。依此原理達到偏振保持恒定的效果。 [3] 

抗惡環(huán)境光纖

通信用光纖通常的工作環(huán)境溫度可在-40～+60℃之間，設(shè)計時也是以不受大量輻射線照射為前提的。相比之下，對于更低溫或更高溫以及能在遭受高壓或外力影響、曝曬輻射線的惡劣環(huán)境下，也能工作的光纖則稱作抗惡環(huán)境光纖（Hard Condition Resistant Fiber）。一般為了對光纖表面進行機械保護，多涂覆一層塑料?？墒请S著溫度升高，塑料保護功能有所下降，致使使用溫度也有所限制。如果改用抗熱性塑料，如聚四氟乙稀（Teflon）等樹脂，即可工作在300℃環(huán)境。也有在石英玻璃表面涂覆鎳（Ni）和鋁（Al）等金屬的。這種光纖則稱為耐熱光纖（Heat Resistant Fiber）。另外，當(dāng)光纖受到輻射線的照射時，光損耗會增加。這是因為石英玻璃遇到輻射線照射時，玻璃中會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷（也稱作色心：Colour Center），尤在0.4～0.7pm波長時損耗增大。防止辦法是改用摻雜OH或F素的石英玻璃，就能抑制因輻射線造成的損耗缺陷。這種光纖則稱作抗輻射光纖（Radiation Resistant Fiber），多用于核發(fā)電站的監(jiān)測用光纖維鏡等。

密封涂層光纖

為了保持光纖的機械強度和損耗的長時間穩(wěn)定，而在玻璃表面涂裝碳化硅（SiC）、碳化鈦（TiC）、碳（C）等無機材料，用來防止從外部來的水和氫的擴散所制造的光纖（HCFHermeticallyCoated Fiber）。通用的是在化學(xué)氣相沉積（CVD）法生產(chǎn)過程中，用碳層高速堆積來實現(xiàn)充分密封效應(yīng)。這種 碳涂覆光纖（CCF）能有效地截斷光纖與外界氫分子的侵入。據(jù)報道它在室溫的氫氣環(huán)境中可維持20年不增加損耗。當(dāng)然，它在防止水分侵入，延緩機械強度的疲勞進程中，其疲勞系數(shù)（Fatigue Parameter）可達200以上。所以，HCF被應(yīng)用于嚴(yán)酷環(huán)境中要求可靠性高的系統(tǒng)，例如海底光纜就是一例。

碳涂層光纖

在石英光纖的表面涂敷碳膜的光纖，稱之碳涂層光纖（CCF：Carbon CoatedFiber）。其機理是利用碳素的致密膜層，使光纖表面與外界隔離，以改善光纖的機械疲勞損耗和氫分子的損耗增加。CCF是密封涂層光纖（HCF）的一種。

金屬涂層光纖

金屬涂層光纖（Metal Coated Fiber）是在光纖的表面涂布Ni、Cu、Al等金屬層的光纖。也有再在金屬層外被覆塑料的，目的在于提高抗熱性和可供通電及焊接。它是抗惡環(huán)境性光纖之一，也可作為電子電路的部件用。 早期產(chǎn)品是在拉絲過程中，涂布熔解的金屬作成的。由于此法因被玻璃與金屬的膨脹系數(shù)差異太大，會增微小彎曲損耗，實用化率不高。近期，由于在玻璃光纖的表面采用低損耗的非電解鍍膜法的成功，使性能大有改善。

摻稀土光纖

在光纖的纖芯中，摻雜如鉺（Er）、欽（Nd）、鐠（Pr）等稀土族元素的光纖。1985年英國的索斯安普頓（Sourthampton）大學(xué)的佩思（Payne）等首先發(fā)現(xiàn)摻雜稀土元素的光纖（Rare Earth DoPed Fiber）有激光振蕩和光放大的現(xiàn)象。于是，從此揭開了慘餌等光放大的面紗，已經(jīng)實用的1.55pmEDFA就是利用摻餌的單模光纖，利用1.47pm的激光進行激勵，得到1.55pm光信號放大的。另外，摻鐠的氟化物光纖放大器（PDFA）正在開發(fā)中。

喇曼光纖

喇曼效應(yīng)是指往某物質(zhì)中射人頻率f的單色光時，在散射光中會出現(xiàn)頻率f之外的f±fR， f±2fR等頻率的散射光，對此現(xiàn)象稱喇曼效應(yīng)。由于它是物質(zhì)的分子運動與格子運動之間的能量交換所產(chǎn)生的。當(dāng)物質(zhì)吸收能量時，光的振動數(shù)變小，對此散射光稱斯托克斯（stokes）線。反之，從物質(zhì)得到能量，而振動數(shù)變大的散射光，則稱反斯托克斯線。于是振動數(shù)的偏差FR，反映了能級，可顯示物質(zhì)中固有的數(shù)值。 利用這種非線性媒體做成的光纖，稱作喇曼光纖（RF：Raman Fiber）。為了將光封閉在細小的纖芯中，進行長距離傳播，就會出現(xiàn)光與物質(zhì)的相互作用效應(yīng)，能使信號波形不畸變，實現(xiàn)長距離傳輸。 當(dāng)輸入光增強時，就會獲得相干的感應(yīng)散射光。應(yīng)用感應(yīng)喇曼散射光的設(shè)備有喇曼光纖激光器，可供作分光測量電源和光纖色散測試用電源。另外，感應(yīng)喇曼散射，在光纖的長距離通信中，正在研討作為光放大器的應(yīng)用。

偏心光纖

標(biāo)準(zhǔn)光纖的纖芯是設(shè)置在包層中心的，纖芯與包層的截面形狀為同心圓型。但因用途不同，也有將纖芯位置和纖芯形狀、包層形狀，作成不同狀態(tài)或?qū)鼘哟┛仔纬僧愋徒Y(jié)構(gòu)的。相對于標(biāo)準(zhǔn)光纖，稱這些光纖叫異型光纖。 偏心光纖（Excentric Core Fiber），它是異型光纖的一種。其纖芯設(shè)置在偏離中心且接近包層外線的偏心位置。由于纖芯靠近外表，部分光場會溢出包層傳播（稱此為漸消彼，Evanescent Wave）。利用這一現(xiàn)象，就可檢測有無附著物質(zhì)以及折射率的變化。 偏心光纖（ECF）主要用作檢測物質(zhì)的光纖敏感器。與光時域反射計（OTDR）的測試法組合一起，還可作分布敏感器用。

發(fā)光光纖

采用含有熒光物質(zhì)制造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時，產(chǎn)生的熒光一部分，可經(jīng)光纖閉合進行傳輸?shù)墓饫w。 發(fā)光光纖（Luminescent Fiber）可以用于檢測輻射線和紫外線，以及進行波長變換，或用作溫度敏感器、化學(xué)敏感器。在輻射線的檢測中也稱作閃光光纖（Scintillation Fiber）。 發(fā)光光纖從熒光材料和摻雜的角度上，正在開發(fā)著塑料光纖。

多芯光纖

通常的光纖是由一個纖芯區(qū)和圍繞它的包層區(qū)構(gòu)成的。但多芯光纖（Multi Core Fiber）卻是一個共同的包層區(qū)中存在多個纖芯的。由于纖芯的相互接近程度，可有兩種功能。 其一是纖芯間隔大，即不產(chǎn)生光耦會的結(jié)構(gòu)。這種光纖，由于能提高傳輸線路的單位面積的集成密度。在光通信中，可以作成具有多個纖芯的帶狀光纜，而在非通信領(lǐng)域，作為光纖傳像束，有將纖芯作成成千上萬個的。 其二是使纖芯之間的距離靠近，能產(chǎn)生光波耦合作用。利用此原理正在開發(fā)雙纖芯的敏感器或光回路器件。

空心光纖

將光纖作成空心，形成圓筒狀空間，用于光傳輸?shù)墓饫w，稱作空心光纖（Hollow Fiber）。 空心光纖主要用于能量傳送，可供X射線、紫外線和遠紅外線光能傳輸。

空心光纖結(jié)構(gòu)有兩種：

一是將玻璃作成圓筒狀，其纖芯與包層原理與階躍型相同。利用光在空氣與玻璃之間的全反射傳播。由于，光的大部分可在無損耗的空氣中傳播，具有一定距離的傳播功能。

二是使圓筒內(nèi)面的反射率接近1，以減少反射損耗。為了提高反射率，有在簡內(nèi)設(shè)置電介質(zhì)，使工作波長段損耗減少的。例如可以作到波長10.6pm損耗達幾dB/m的。

高分子光導(dǎo)

按材質(zhì)分，有無機光導(dǎo)纖維和高分子光導(dǎo)纖維，在工業(yè)上大量應(yīng)用的是前者。無機光導(dǎo)纖維材料又分為單組分和多組分兩類。單組分即石英，主要原料為四氯化硅、三氯氧磷和三溴化硼等。其純度要求銅、鐵、鈷、鎳、錳、鉻、釩等過渡金屬離子雜質(zhì)含量低于10ppb。除此之外，OH 離子要求低于10ppb。石英纖維已被廣泛使用。多組分的原料較多，主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸鈉、等。這種材料尚未普及。高分子光導(dǎo)纖維是以透明聚合物制得的光導(dǎo)纖維，由纖維芯材和包皮鞘材組成。芯材為高純度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽絲制得的纖維，外層為含氟聚合物或有機硅聚合物等。

高分子光導(dǎo)纖維的光損耗較高，1982年，日本電信電報公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽絲作芯材，光損耗率降低到20dB/km。但高分子光導(dǎo)纖維的特點是能制大尺寸，大數(shù)值孔徑的光導(dǎo)纖維，光源耦合效率高，撓曲性好，微彎曲不影響導(dǎo)光能力，配列、粘接容易，便于使用，成本低廉。但光損耗大，只能短距離應(yīng)用。光損耗在10～100dB/km的光導(dǎo)纖維，可傳輸幾百米。

保偏光纖

保偏光纖：保偏光纖傳輸線偏振光，廣泛用于航天、航空、航海、工業(yè)制造技術(shù)及通信等國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。在以光學(xué)相干檢測為基礎(chǔ)的干涉型光纖傳感器中，使用保偏光纖能夠保證線偏振方向不變，提高相干信躁比，以實現(xiàn)對物理量的高精度測量。保偏光纖作為一種特種光纖，主要應(yīng)用于光纖陀螺，光纖水聽器等傳感器和DWDM、EDFA等光纖通信系統(tǒng)。由于光纖陀螺及光纖水聽器等可用用慣導(dǎo)和聲吶，屬于新型科技產(chǎn)品，而保偏光纖又是其核心部件，因而保偏光纖一直被西方發(fā)達國家列入對我禁運的清單。保偏光纖在拉制過程中，由于光纖內(nèi)部產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)缺陷會造成保偏性能的下降，即當(dāng)線偏振光沿光纖的一個特征軸傳輸時，部分光信號會耦合進入另一個與之垂直的特征軸，最終造成出射偏振光信號偏振消光比的下降。這種缺陷就是影響光纖內(nèi)的雙折射效應(yīng)。保偏光纖中，雙折射效應(yīng)越強，波長越短，保持傳輸光偏振態(tài)越好。

保偏光纖的應(yīng)用及未來發(fā)展方向

保偏光纖在今后幾年內(nèi)將有較大的市場需求。隨著世界新技術(shù)的飛速發(fā)展和新產(chǎn)品的不斷開發(fā) ，保偏光纖將沿著以下幾個方向發(fā)展：

（1）采用光子晶體光纖新技術(shù)制造新型的高性能保偏光纖 ;

（2）開發(fā)溫度適應(yīng)性保偏光纖 ，以適應(yīng)航空航天等領(lǐng)域環(huán)境的要求;

（3）開發(fā)出各種摻稀土保偏光纖 ，滿足光放大器等器件應(yīng)用的需求;

（4）開發(fā)氟化物保偏光纖 ，促進纖維光學(xué)干涉技術(shù)在紅外天文學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展;

（5）低衰減保偏光纖 :隨著單模光纖技術(shù)的不斷完善 ，損耗、 材料色散和波導(dǎo) 色散已經(jīng)不再是影響光纖通信的主要因素 ，單模光纖的偏振模色散（ PMD） 逐漸成為限制光纖通信質(zhì)量的最嚴(yán)重的瓶頸 ，在10 Gbit / s及以上的高 速光纖通信系統(tǒng)中表現(xiàn)尤為突出。

（6）利用克爾效應(yīng)和法拉第旋光效應(yīng)制造偏振光器件。

另外根據(jù)光纖頭不一樣還有：C-Lens. G-Lens.格林透鏡

4.常用光纖規(guī)格：

單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm

多模：50/125μm，歐洲標(biāo)準(zhǔn)

62.5/125μm，美國標(biāo)準(zhǔn)

工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)：100/140μm，200/230μm

塑料：98/1000μm，用于汽車控制

傳輸優(yōu)點編輯 語音

直到1960年，美國科學(xué)家Maiman發(fā)明了一臺激光器后，為光通訊提供了良好的光源。隨后二十多年，人們對光傳輸介質(zhì)進行了攻關(guān)，終于制成了低損耗光纖，從而奠定了光通訊的基石。從此，光通訊進入了飛速發(fā)展的階段。

光纖傳輸有許多突出的優(yōu)點：

頻帶寬

頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高，可以傳輸信號的頻帶寬度就越大。在VHF頻段，載波頻率為48．5MHz～300Mhz。帶寬約250MHz，只能傳輸27套電視和幾十套調(diào)頻廣播?？梢姽獾念l率達100000GHz，比VHF頻段高出一百多萬倍。盡管由于光纖對不同頻率的光有不同的損耗，使頻帶寬度受到影響，但在低損耗區(qū)的頻帶寬度也可達30000GHz。單個光源的帶寬只占了其中很小的一部分（多模光纖的頻帶約幾百兆赫，好的單模光纖可達10GHz以上），采用先進的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個光載波，進行波分復(fù)用，可以容納上百萬個頻道。

損耗低

在同軸電纜組成的系統(tǒng)中，好的電纜在傳輸800MHz信號時，每公里的損耗都在40dB以上。相比之下，光導(dǎo)纖維的損耗則要小得多，傳輸1.31um的光，每公里損耗在0．35dB以下若傳輸1.55um的光，每公里損耗更小，可達0．2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍，使其能傳輸?shù)木嚯x要遠得多。

此外，光纖傳輸損耗還有兩個特點，

一是在全部有線電視頻道內(nèi)具有相同的損耗，不需要像電纜干線那樣必須引入均衡器進行均衡；

二是其損耗幾乎不隨溫度而變，不用擔(dān)心因環(huán)境溫度變化而造成干線電平的波動。

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