本篇博客将介绍光纤的优点、分类以及制备工艺。
一、光纤的优点
1.1 高速率
1.2 大容量
马路越宽，允许通过的车辆越多，交通运输能力也越大。如果把通信线路比作马路，那么应该说是通信线路的频带越宽，允许传输的信息越多，通信容量就越大。
1.3 损耗低
光纤具有强抗干扰能力，原因有以下三点：
① 光纤属于绝缘体，不怕雷电和高压
② 电磁干扰不了频率比它们高得多的光信号
③ 杰出的抗核辐射能力
1.4 保密性强
光纤通信目前是保密性能最好的通信方式之一，光在光纤中传输时不会跑出光纤和向外辐射电磁波。即使在拐弯非常厉害的地方，漏出包层的光也微乎其微。
1.5 体积小重量轻
光纤体积小、重量轻、柔软易弯曲、铺设很方便。
1.6 原材料丰富
光纤主材料是普通的石英砂（二氧化硅），它在地壳的化学成分占了一半以上，可以说是取之不尽用之不竭。
1.7 其他优点
光纤材料不怕腐蚀，可以架在空中，也可埋入地下；它有较强的耐高低温能力(-65~200度)，在一般的飞机、 舰艇和车辆上都可使用；它可实现多功能传输，同时传递话音、数据、传真、 图像等各种信息。
二、光波导的构成
2.1 光纤的含义
光纤是介质圆柱光波导，充分约束光波的横向传输（横向传输没有辐射泄漏），并导引光波在其内部或其表面附近沿轴线方向向前传输（纵向实现长距离传输）。
基本结构：纤芯、包层、套塑层
2.2 光波导的构成
光波导：约束光波传输的媒介。
导波光：收到约束的光波。
光波导三要素：“芯/包”结构、凸型折射率分布，>、低传输损耗
三、光纤的分类
3.1 按光纤用途进行分类
（1）通信用光纤: 用于光纤通信系统
（2）非通信用的光纤: 用于光纤传感、信号处理、 光纤测量、图像传输、能量传输等
3.2 按纤芯折射率分布分类
（1）阶跃折射率分布光纤（SIOF）
（2）渐变折射率分布光纤（GIOF）
其中，是相对折射率差，g是折射率参数。当g，为阶跃光纤；当g = 2，为平方分布光纤。
3.3 按光纤传输模式(光场在光纤横截面上的分布)分类
（1） 单模光纤
只允许一个模式传输的光纤。
（2）多模光纤
光纤中允许两个或更多的模式传播。
传输的模式总数：
V为归一化频率
阶跃单模光纤的的确切判据：V < 2.405
3.4 按光纤芯包结构分类
（1）均匀芯包结构光纤
（2）微结构光纤（光子晶体光纤）
折射率导引光子晶体光纤
带隙导引光子晶体光纤
四、光纤的设计与制备
4.1 改变n
折射率差的引入：通过在SiO2中掺入不同杂质
增加非线性效应：通过掺入硫属元素
石英为基本材料
（1）纤芯掺入GeO2和P2O5 => n增加
（2）纤芯掺入B2O3 => n减少
4.2 双坩埚法制备光纤
将纤芯玻璃和包层玻璃分别加入内外坩埚，在喷嘴处进行离子热扩散交换并拉丝。
4.3 预制棒法光纤制备工艺
清洗——制棒——拉丝——包装入库——性能测试——筛选
（1）清洗
碱洗：除去油脂
酸洗：除去金属、氧化物
离子水冲洗
（2）制棒
① OVD 法
OVD 法又为“ 管外汽相氧化法”或“粉尘法” , 其原料在氢氧焰中水解生成 SiO2 微粉 , 然后经喷灯喷出 , 沉积在由石英、石墨或氧化铝材料制成的 “ 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。
② VAD法
VAD（轴向气相沉积法）是由日本开发出来的, 其工作原理 与OVD 相同, 不同之处预制棒的生长方向是由下向上垂直轴向生长的。VAD 的重要特点是可以连续生产, 适合制造大型预制棒, 从而可以拉制较长的连续光纤。
③ MCVD法
MCVD(改进的化学汽相沉积法)工艺为朗讯等公司所采用的方法。MCVD 工艺是一种以氢氧焰热源，发生在高纯度石英玻璃管内进行的气相沉积。 MCVD工艺的化学反应机理为高温氧化。 MCVD工艺是由沉积和成棒两个工艺步骤组成。沉积是获得设计要求的光纤芯折射率分布，成棒是将已沉积好的空心高纯石英玻璃管熔缩成一根实心的光纤预制棒芯棒。
④ PCVD法
PCVD 与MCVD 的工艺相似之处是，它们都是在高纯石英玻璃管管内进行气相沉积和高温氧化反应。所不同之处是热源和反应机理， PCVD工艺用的热源是微波，其反应机理为微波加热产生等离子使气体电离。离子重新结合时释放出的热能熔化反应物形成透明的石英玻璃沉积薄层。
PCVD方法可以更为准确地控制光纤的折射率分布。而且沉积效率高, 沉积速度快, 有利于消除SiO2 层沉积过程中的微观不均匀性, 从而大大降低光纤中散射造成的本征损耗, 适合制备复杂折射率剖面的光纤。
（3）拉丝工艺
预制棒被电加热炉加热到 1850~ 2000 °C——进行拉丝——同时检测光纤的直径和控制拉丝速度——光纤外径 (125) 进行涂敷 (250) ， 材料为丙烯酸酯——制成的光纤缠绕在直径为20cm左右的转盘上
为防止光纤形成之后被急冷而在玻璃内部造成高应力，光纤出拉丝炉之后在退火炉内进行缓慢冷却，将应力逐渐释放。
退火处理之后，光纤在涂覆之前需要将表面温度迅速降低到合适范围。为此，需对光纤进行强制冷却。
为对玻璃光纤表面进行保护，对冷却到合适温度的光纤，其表面要涂上两层涂料（树脂）。
涂在光纤表面的树脂为液态。涂覆之后，需要迅速利用紫外光对树脂进行固化，使之成为固体。
拉丝过程中需要控制的光纤参数包括玻璃光纤的性能和涂层的质量。
玻璃光纤:光纤外径：125±1um; 光纤的圆度：≤1％；纤芯/包层的同心度：≤0.64um；
涂层:涂层厚度：30um; 光纤/涂层的同心度：≤12um；涂层质量：无缺陷
（4）筛选
为保证光纤强度，光纤在筛选机上被施以一定的张力进行强度筛选。
（5）测试与包装
经过强度试验后， 合格光纤将进行传输性能和几何性能的测试。
五、光纤成缆