拉丝工艺对光纤性能的影响VIP免费

黯舒骀醣中文核心期刊拉丝工艺对光纤性能的影响谢康，吴椿烽，钱宜刚(中天科技精密材料有限公司。江苏南通226009)摘要：分析了不同折射率结构预制棒的拉丝结果，探讨了拉丝工艺与光纤折射率的关系。基于扩散原理和玻璃材料光弹效应特性，阐述了折射率对光纤性能的影响以及通过调节预制棒拉丝张力和炉温来调整光纤折射率，进而实现优化光纤模场直径(骶D)、截止波长(Ac)、衰减等参数的目标。关键词：光纤；折射率；拉丝张力；拉丝温度；模场直径中图分类号：TN929．11文献标识码：A文章编号：1002-5561(2013)07-0047—03OpticalfiberperformanceeffectedbydrawingconditionsXIEKang,WUChtm-feng,QZANYi-gang(ZhongtianTechnologyAdvancedMaterialCo．，Ltd．，NantongJiangsu226009，China)Abstract：Thedrawingresultofpreform谢t11differentrefractiveindexWaSanalyzed,andtherelationshipbe-tweendrawingconditionsandopticalfiberrefractiveindexwasdescrib．edinthispaper．Basedontheprincipleofdiffnsionandthephotoelasticcharacteristicofglassmaterial，theinfluenceOnperformanceofopticalfiberbyrefractiveindexWaSdiscussed．Meanwhile，tensionandfurllacetemperatureWasproperlycontrolleddur-ingthepreformdrawingprocess，SOastoadjusttheopticalfiberrefractiveindex．Sothegoalofgreatopticalperformanceisrealized，suchasmodefielddiameter,cut-offwavelength，attenuationetc．Keywords：opticalfiber；refractiveindex；drawingstrain；furnacetemperature；MFD0引言对于玻璃光纤而言．其折射率与组成玻璃的各种阳离子半径大小有关，它标志着结构的紧密程度，决定了结构网络的体积和网络外空隙的填充程度．体现了光纤的本征参数特性，如模场直径、截止波长及衰减等。如何提高与改善光纤光学性能。已成为各光通信制造企业关注的焦点。通过预制棒折射率剖面的设计，可以直接决定光纤性能参数。然而在预制棒折射率剖面给定的条件下．也可通过调整预制棒的拉丝工艺，来调节光纤的性能参数，实现优化性能的目的。本文主要分析拉丝工艺、光纤折射率及其参数性能之间的关系。1拉丝工艺与折射率1．1温度在光通信中。光纤的性能(如光学性能和机械性能)取决于其内部掺杂物的浓度。预制棒在拉丝过程收稿日期：2013—02—05。作者简介：谢康(1972一)，男，博士，高级工程师，主要从事光纤及光纤预制棒的研究开发与生产。中，拉丝炉温在2000％以上，内部掺杂物会发生扩散。从而影响光纤的光学性能。研究表明【”．在二氧化硅玻璃中扩散系数遵循Ar—rhenius关系，即扩散系数与温度成比例关系．表达式如式(1)：D=Dgexp[一剐僻D1(1)其中：风是扩散常数，单位是m218；E毗是活化能，单位J／tool；T是开氏温度，R是理想气体常数，取值为R=8．314J·tool-1·K～。文献[2]研究表明，在熔融石英中Ge和F的扩散系数随温度增加而增加。在相同温度下．F的扩散相比Ge快。这与F的原子半径比Ge小．更易于在玻璃结构中迁移有关。通常光纤芯层和包层的折射率差可表示为：△=(n。一nd圳n∞(2)当芯层和包层中的Ce和F发生扩散时．径向分布的浓度随之变化。折射率亦发生改变。1．2张力由预制棒拉制成光纤。会在光纤中存在一定的残余应力，主要来自光纤的热应力和拉丝应力。热应力是由光纤径向存在的掺杂浓度分布而产2013年第7期．圮精致采◎万方数据鼯舒黯鳃谢康．吴椿烽．钱宜刚：拉丝一r艺对光纤性能的影响生的热膨胀系数变化。掺杂物不同．热膨胀系数变化也不同，如Ge、P、B会提高石英玻璃的热膨胀系数．而F、Ti则会降低热膨胀系数。低浓度下．热膨胀系数与掺杂浓度呈线性关系。在预制棒拉丝中．当光纤由高温冷却至室温时．光纤结构中高热膨胀系数部分呈收缩趋势，而低热膨胀系数则抑制收缩．形成芯层掺杂部分为张应力．包层部分为压应力。根据力平衡原则．由于包层截面积相比芯层大的多．故而包层中的残余应力较小．如图1所示．其中正值为张应力．负值为压应力。图1低拉伸张力下．芯／包不同热膨胀系数引起的热应力拉丝应力是引起残余应力的另一个因素．由于掺杂物的种类和浓度不同，导致玻璃...