光纖的結(jié)構(gòu)

纖芯

    1)  位置：光纖的中心部位

    2)  材料：高純度SiO2，摻有極少量的摻雜劑(GeO2，P2O5)，作用是提高纖芯折射率(n1)，以傳輸光信號(hào)

包層

    1) 位置：位于纖芯的周圍

    2) 材料：高純度SiO2，極少量摻雜劑(如B2O3)的作用則是適當(dāng)降低包層折射率(n2)，使之略低于纖芯折射率，使得光信號(hào)能約束在纖芯中傳輸

涂覆層

    1)  位置：位于光纖的最外層

    2)  結(jié)構(gòu)和材料：包括一次涂覆層，緩沖層和二次涂覆層

           a) 一次涂覆層一般使用丙烯酸酯、有機(jī)硅或硅橡膠材料

           b) 緩沖層一般為性能良好的填充油膏 (防水)

           c) 二次涂覆層一般多用聚丙烯或尼龍等高聚物

    3) 作用：保護(hù)光纖不受水汽侵蝕和機(jī)械擦傷，同時(shí)又增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度與可彎曲性，起著延長(zhǎng)光纖壽命的作用

光纖的分類主要是從工作波長(zhǎng)、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法上作一歸納的，各種分類如下。

    （1）工作波長(zhǎng)：紫外光纖、可觀光纖、近、紅外光纖（0.85μm、1.3μm、1.55μm）。

    （2）折射率分布：階躍（SI）型光纖、近階躍型光纖、漸變（GI）型光纖、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。

    （3）傳輸模式：?jiǎn)文９饫w（含偏振保持光纖、非偏振保持光纖）、多模光纖。

    （4）原材料：石英光纖、多成分玻璃光纖、塑料光纖、復(fù)合材料光纖（如塑料包層、液體纖芯等）、紅外材料等。按被覆材料還可分為（碳等）、金屬材料（銅、鎳等）和塑料等。

    （5）制造方法：預(yù)塑有汽相軸向沉積（VAD）、化學(xué)汽相沉積（CVD）等，拉絲法有管律法（Rod intube）和雙坩鍋法等。

階躍（SI）型光纖與漸變（GI）型光纖

階躍型光纖（SIF）：

    纖芯折射率呈均勻分布，纖芯和包層相對(duì)折射率差Δ為1%～2%。

階躍光纖的導(dǎo)光原理：

    光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的，階躍光纖就是靠光波在芯包界面發(fā)生全反射將光波限制在纖芯中向前傳播的。

    階躍型的光纖，纖芯折射率為n1 ，包層的折射率為n2，且n1>n2，空氣折射率為n0。在光纖內(nèi)傳輸?shù)淖游绻饩€，簡(jiǎn)稱內(nèi)光線，遇到纖芯與包層的分界面的入射角大于θc時(shí)，才能保證光線在纖芯內(nèi)產(chǎn)生多次全反射，使光線沿光纖傳輸。

漸變型光纖（GIF）：

    纖芯折射率呈非均勻分布，在軸心處，而在光纖橫截面內(nèi)沿半徑方向逐漸減小，在纖芯與包層的界面上降至包層折射率n2。

    在漸變光纖中，光線傳播的軌跡近似于正弦波。若光以一定的入射角從軸心處層射向與第二層的交界面時(shí)，由于是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，折射接角大于入射角，光線將折射進(jìn)第二層射向與第

    三層的交界面，并再次發(fā)生折射進(jìn)入第三層，依次第推。因此，當(dāng)纖芯分層數(shù)無限多，其厚度趨于零時(shí)，漸變型光纖纖芯折射率呈連續(xù)變化，光線在其中的傳播軌跡不再是折線，而是一條近似于正弦型的曲線。

漸變光纖的導(dǎo)光原理：

    依據(jù)折射原理,光線最遲在芯包界面發(fā)生全反射，將子午射線限制在纖芯中向前傳播的。

漸變光纖的導(dǎo)光示意圖

    當(dāng)r=0時(shí)光線的軌跡。可以看出，從光纖端面上同一點(diǎn)發(fā)出的近軸子午光線經(jīng)過適當(dāng)?shù)木嚯x后又重新匯集到一點(diǎn)。也就是說，它們有相同的傳輸時(shí)延，有自聚焦性質(zhì)。

對(duì)比圖：

    光纖的損耗決定了光信號(hào)在光纖中被增強(qiáng)之前可傳輸?shù)木嚯x。

光纖損耗的來源：

    （1）光纖材料的吸收與散射損耗；

    （2）光纖的彎曲輻射損耗；

    （3）光纖的連接；

    （4）耦合損耗。

1）光纖材料的吸收與散射損耗；

    本征吸收：光纖材料對(duì)光信號(hào)的吸收。

    雜質(zhì)吸收：雜質(zhì)不是指光纖中的摻雜物，而是由于材料不純凈及工藝不完善而引入的雜質(zhì)，如過渡金屬離子和OH-離子。

    原子缺陷吸收：由于材料受到熱輻射或光輻射引起的。

    散射損耗：在光纖材料中，由于某種遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的不均勻性引起的光散射構(gòu)成光纖的散射損耗。

損耗主要機(jī)理：材料吸收、瑞利散射和輻射損耗

（2）光纖的彎曲輻射損耗

    光纖實(shí)際應(yīng)用中不可避免的要產(chǎn)生彎曲，這就伴隨著產(chǎn)生光的彎曲輻射損耗。

（3）光纖的連接損耗

（4）耦合損耗

    光源與光纖的耦合損耗

    光纖與光器件的耦合損耗

  光纖傳輸特性和光學(xué)特性

    光纖的傳輸特性和光學(xué)特性對(duì)光纖通信系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)、傳輸速率、傳輸距離和信息質(zhì)量等都有著至關(guān)重要的作用。

    光纖的傳輸特性和光學(xué)特性具體涉及到的適用特性有：衰減、色散、截止波長(zhǎng)、模場(chǎng)直徑、基帶響應(yīng)、數(shù)值孔徑、有效面積、光學(xué)連續(xù)性和微彎敏感性等等。

其中主要特性包括：

1.數(shù)值孔徑NA

    入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。

對(duì)于階躍型光纖，當(dāng)光線在纖芯與包層界面上發(fā)生全反射時(shí)，光波在纖芯中傳播軌跡為折線，相應(yīng)的端面入射角記為光纖波導(dǎo)的孔徑角（或端面臨界角）。即只有光纖端面入射角大于的光線才能在光纖中傳播，故光纖的受光區(qū)域是一個(gè)圓錐形區(qū)域，圓錐半錐角的值就等于。為表示光纖的集光能力大小，定義光纖波導(dǎo)孔徑角的正弦值為光纖的數(shù)值孔徑（NA），即：

    在光學(xué)中，數(shù)值孔徑是表示光學(xué)透鏡性能的參數(shù)之一。用放大鏡把太陽(yáng)光匯聚起來，能點(diǎn)燃紙張就是一個(gè)典型例子。若平行光線照射在透鏡上，并經(jīng)過透鏡聚焦于焦點(diǎn)處時(shí)，假設(shè)從焦點(diǎn)到透鏡邊緣的仰角為θ，則取其正弦值，稱之為該透鏡的數(shù)值孔徑， 　 光纖的數(shù)值孔徑大小與纖芯折射率，及纖芯－包層相對(duì)折射率差有關(guān)。從物理上看，光纖的數(shù)值孔徑表示光纖接收入射光的能力。NA越大，則光纖接收光的能力也越強(qiáng)。從增加進(jìn)入光纖的光功率的觀點(diǎn)來看，NA越大越好，因?yàn)楣饫w的數(shù)值孔徑大些對(duì)于光纖的對(duì)接是有利的。但是NA太大時(shí)，光纖的模畸變加大，會(huì)影響光纖的帶寬。因此，在光纖通信系統(tǒng)中，對(duì)光纖的數(shù)值孔徑有一定的要求。通常為了地把光射入到光纖中去，應(yīng)采用其數(shù)值孔徑與光纖數(shù)值孔徑相同的透鏡進(jìn)行集光。 數(shù)值孔徑是多模光纖的重要參數(shù)，它表征光纖端面接收光的能力，其取值的大小要兼顧光纖接收光的能力和對(duì)模式色散的影響。

2.模場(chǎng)直徑d

    模場(chǎng)直徑表征單模光纖集中光能量的程度。 由于單模光纖中只有基模在進(jìn)行傳輸，因此粗略地講，模場(chǎng)直徑就是在單模光纖的接收端面上基模光斑的直徑（實(shí)際上基模光斑并沒有明顯的邊界）。 可以極其粗略地認(rèn)為（很不嚴(yán)格的說法），模場(chǎng)直徑d 和單模光纖的纖芯直徑相近。

3.截止波長(zhǎng)λc

    我們知道，當(dāng)光纖的歸一化頻率V小于其歸一化截止頻率Vc時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)單模傳輸，即在光纖中僅有基模在傳輸，其余的高次模全部截止。 也就是說，除了光纖的參量如纖芯半徑，數(shù)值孔徑必須滿足一定條件外，要實(shí)現(xiàn)單模傳輸還必須使光波波長(zhǎng)大于某個(gè)數(shù)值，即λ≥λc，這個(gè)數(shù)值就叫做單模光纖的截止波長(zhǎng)。 因此，截止波長(zhǎng)λc的含義是，能使光纖實(shí)現(xiàn)單模傳輸?shù)淖钚」ぷ鞴獠úㄩL(zhǎng)。也就是說，盡管其它條件皆滿足，但如果光波波長(zhǎng)不大于單模光纖的截止波長(zhǎng)，仍不可能實(shí)現(xiàn)單模傳輸。

4.回波損耗---Return Loss

    回波損耗又稱為反射損耗，它是指出光端，后向反射光相對(duì)輸入光的比率的分貝數(shù)，回波損耗愈大愈好，以減少反射光對(duì)光源和系統(tǒng)的影響.

5.接收靈敏度(Receiver Sensitivity)

    衡量接收端為保證一定誤碼率(1×10exp(-12))所需接收的最小平均光功率,單位為 dBm.

6.誤碼率

    誤碼率是指在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),經(jīng)過接收端的光電轉(zhuǎn)換后收到的誤碼碼元數(shù)與誤碼儀輸出端給出碼元數(shù)的比率.

7.瑞利散射

    光纖在加熱制造過程中，熱騷動(dòng)使原子產(chǎn)生壓縮性的不均勻，造成材料密度不均勻，進(jìn)一步造成折射率的不均勻。這種不均勻在冷卻過程中固定下來，引起光的散射，稱為瑞利散射。

8. 鬼影

    它是由于光在較短的光纖中，到達(dá)光纖末端B產(chǎn)生反射，反射光功率仍然很強(qiáng)，在回程中遇到個(gè)活動(dòng)接頭A，一部分光重新反射回B，這部分光到達(dá)B點(diǎn)以后，在B點(diǎn)再次反射回OTDR，這樣在OTDR形成的軌跡圖中會(huì)發(fā)現(xiàn)在噪聲區(qū)域出現(xiàn)了一個(gè)反射現(xiàn)象。

9. 死區(qū)

死區(qū)的產(chǎn)生是由于反射淹沒散射并且使得接收器飽和引起，通常分為衰減死區(qū)和事件死區(qū)兩種情況。

     1)、衰減死區(qū)：從反射點(diǎn)開始到接收點(diǎn)回復(fù)到后向散射電平約0.5db范圍內(nèi)的這段距離。這 是OTDR能夠再次測(cè)試衰減和損耗的點(diǎn)。

     2)、 事件死區(qū)：從OTDR接收到的反射點(diǎn)開始到OTDR恢復(fù)的反射點(diǎn)1.5db一下的這段距離，這里可以看到是否存在第二個(gè)反射點(diǎn)，但是不能測(cè)試衰減和損耗。

10.后向散射系數(shù)

    如果連接的兩條光纖的后向散射系數(shù)不同，就很有可能在OTDR上出現(xiàn)被測(cè)光纖是一個(gè)增益器的現(xiàn)象，這是由于連接點(diǎn)的后端散射系數(shù)大于前端散射系數(shù)，導(dǎo)致連接點(diǎn)后端反射回來的光功率反而高于前面反射回的光功率的緣故。遇到這種情況，建議大家用雙向測(cè)試平均趣值的辦法來對(duì)該光纖進(jìn)行測(cè)量。

11. 動(dòng)態(tài)范圍

    它表示后向散射開始與噪聲峰值間的功率損耗比。它決定了OTDR所能測(cè)得的最長(zhǎng)光纖距離。如果OTDR的動(dòng)態(tài)范圍較小，而待測(cè)光纖具有較高的損耗，則遠(yuǎn)端可能會(huì)消失在噪聲中.

12.吸收

    在光纖傳輸中，如果光（光子流）所擁有的頻率具有的能量等于材料的能級(jí)距離，這種光會(huì)被材料吸收。這種吸收導(dǎo)致光功率的損耗，而減少損耗可以通過改變光的頻率或改善材料。材料的主要吸收波峰在945nm、1240nm、1380nm處。在實(shí)際應(yīng)用中，改善材料的方法已經(jīng)達(dá)到極限，我們只能通過改變光的頻率。符合需求的光波長(zhǎng)有三個(gè)吸收較小的區(qū)域，分別位于850nm附近，1300nm附近和1500nm附近，這三個(gè)區(qū)域被稱為透明窗口。

光纖連接器的原理

連接器基本結(jié)構(gòu)

    連接器基本上是采用某種機(jī)械和光學(xué)結(jié)構(gòu)，使兩根光纖的纖芯對(duì)準(zhǔn)．保證80%以上的光能夠通過。目前有代表性并且正在使的有以下幾種：

    1.套管結(jié)構(gòu)

    2.雙錐結(jié)構(gòu)

    3.V槽結(jié)構(gòu)

    4.透鏡結(jié)構(gòu)

套管結(jié)構(gòu)

    這種連接器由插針和套筒組成．插針為一精密套管，光纖固定在插針里面。套筒也是一個(gè)加工精密的套管(有開口和不開口兩種)，兩個(gè)插針在套筒中對(duì)接并保證兩根光纖的對(duì)準(zhǔn)．

    原理：以插針的外圓柱面為基準(zhǔn)面，插針與套筒之間為緊配合。當(dāng)光纖纖芯對(duì)外圓柱面的同軸度、插針的外圓柱面和端面以及套筒的內(nèi)孔加工得非常精密時(shí)，兩根插針在套筒中對(duì)接，就實(shí)現(xiàn)了兩根光纖的對(duì)準(zhǔn)。

雙錐結(jié)構(gòu)

    這種連接器的特點(diǎn)是利用錐面定位。插針的外端面加工成圓錐面．基座的內(nèi)孔也加工成雙圓錐面．兩個(gè)插針插入基座的內(nèi)孔實(shí)現(xiàn)纖芯的對(duì)接。插針和基座的加工精度，錐面與錐面的結(jié)合既要保證纖芯的對(duì)中，還要保證光纖端面間的間距恰好符合要求。它的插針和基座來用聚合物模壓成型．精度和一致性都很好。

V槽結(jié)構(gòu)

    它的對(duì)中原理是將兩個(gè)插針放入V形槽基座中，再用蓋板將插針壓緊，使纖芯對(duì)準(zhǔn)。這種結(jié)構(gòu)可以達(dá)到較高的精度。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件數(shù)量偏多。

透鏡耦合結(jié)構(gòu)

    透鏡耦合又稱遠(yuǎn)場(chǎng)耦合，它分為球透鏡耦合和自聚焦透鏡耦合兩種。其結(jié)構(gòu)分別見下圖。

    這種結(jié)構(gòu)通過透鏡來實(shí)現(xiàn)光纖的對(duì)中。用透鏡將一根光纖的出射光變成平行光，再有另一透鏡將平行光聚焦并導(dǎo)入另一光纖中。

    優(yōu)點(diǎn)是降低了對(duì)機(jī)械加工的精度要求．使耦合更容易實(shí)現(xiàn)。

    缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、調(diào)整元件多、接續(xù)損耗大。在某些特殊的場(chǎng)合，如在野戰(zhàn)通信中這種結(jié)構(gòu)仍有應(yīng)用。因?yàn)橐皯?zhàn)通訊距離較短，環(huán)境塵土較大，可以容許損耗大一些．但要求快速接通透鏡能將光斑變大，接通更容易，正好滿足了這種需要．

    透鏡在各種耦臺(tái)中的作用更不能忽視．它是光纖與其它無源器件和光電器件進(jìn)行耦合的橋梁。

FC(Ferrule Connector)型光纖連接器

    Ferrule Connector是由日本NTT研制，緊固方式為螺絲扣

ST(Straight Tip)型光纖連接器 

    Straight Tip是由AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室研制。

    ST接頭：刺入及旋轉(zhuǎn)就是它的連接方法(將線插入插座，然后旋轉(zhuǎn)外面的卡口將之鎖住)

LC（Lucent Connector）型光纖連接器

    Lucent Connector是由美國(guó)朗訊貝爾實(shí)驗(yàn)室研制，

    采用操作方便的模塊化插孔（RJ）閂鎖機(jī)理制成。

    其所采用的插針和套筒的尺寸是普通 SC、FC等所用尺寸的一半，為1.25mm。

插針

    插針是一個(gè)帶有微孔的精密圓柱體，其結(jié)構(gòu)和主要尺寸如圖所示

實(shí)用的插針材料采用氧化鋯陶瓷

 一般陶瓷插芯的主要參數(shù)：

       外徑：2.499 ±0.0005

       外徑不圓度：小于等于0.2um

       微孔偏心量（同心度）小于等于1.0um

       外圓柱面光潔度：?14

2.5mm

1.25mm 

一般陶瓷套筒的主要參數(shù)：

       外徑：3.2 +0/-0.02mm

       內(nèi)徑：2.5 -0.002/-0.007mm

       內(nèi)表面光潔度：?14

       插芯插入或拔出力：3.92~5.88N

       開口套筒彈性形變： 小于等于0.5um

研磨角度類型：

    PC型（ Physical Contact ） ------插芯端面為球面 ，RL>40dB

    UPC型（Ultra  PC） ---插芯端面為微球面, RL>50dB

    APC型(Angled  PC） ---插芯端面為斜球面（常見的為8度角）， RL>60dB

PC端面

UPC端面

APC端面

SMA905光纖連接器

D80光纖連接器

QBH光纖連接器

普通單模光纖(G652)

特點(diǎn)：

     1.光纖中只傳導(dǎo)基模 ；

     2.芯徑小，傳輸帶寬高；

     3.熔接和耦合困難，對(duì)光源要求高；

     4.制造工藝簡(jiǎn)單。

多模光纖(GIMM)的折射率分布

折射率分布公式

    n2(r)=n2[1-2Δ(r/a)g]

    g＝1     三角形分布；

    g＝2    拋物線型分布；

    g＝∞  階躍型分布

漸變型多模光纖（GIMM）

特點(diǎn)：

     1.光纖中傳導(dǎo)多個(gè)模式 ；

     2.芯徑大，模間色散大；

     3.易于耦合，對(duì)光源要求低；

     4.制造工藝復(fù)雜。

光纖制造基本過程

預(yù)制棒材料要求

    1）.高純度：光纖材料要達(dá)到高純度 99.9999%。

    2）.高精度：精確控制光纖折射率分布和幾何尺寸。

2.制造方法

    1）工藝步驟：先制棒，后拉絲。

    2）制棒方法：精確控制光纖折射率分布。

    管外汽相沉積法：OVD 內(nèi)部氣相沉積法 : MCVD、PCVD 軸向氣相沉積法：VAD

管外汽相沉積法（OVD）

    優(yōu)點(diǎn)：沉積速率高、預(yù)制棒體積大、原料純度要求較低、生產(chǎn)率高 

    不足：折射率剖面粗糙、原料利用率低 

    結(jié)論：擅長(zhǎng)制造包層

汽相軸向沉積法（VAD）

    優(yōu)點(diǎn)：沉積速率高、預(yù)制棒體積大、原料純度要求較低、生產(chǎn)率高

    不足：折射率剖面粗糙、原料利用率低 

    結(jié)論：擅長(zhǎng)制造包層

改進(jìn)的管內(nèi)化學(xué)氣相沉積法（MCVD）

    優(yōu)點(diǎn)：投資少、操作運(yùn)行較容易、工藝控制性好 

    不足：原料利用率低、折射率剖面不夠精確 

    結(jié)論：擅長(zhǎng)制造包層、纖芯制造僅次于PCVD 

等離子體管內(nèi)化學(xué)氣相沉積法（PCVD）

    優(yōu)點(diǎn)：沉積層薄、工藝控制性強(qiáng)、折射率剖面精確原材料利用率高 

    不足：原料要求純度高、沉積速率低 

    結(jié)論：擅長(zhǎng)制造纖芯 

光纖拉絲技術(shù)及涂覆工藝

    拉絲工藝要點(diǎn)：棒變?yōu)榻z，保護(hù)光纖強(qiáng)度（預(yù)涂覆），提高拉絲速度。

    光纖拉絲：將制備好的光纖預(yù)制棒，利用某種加熱設(shè)備加熱熔融后拉制成直徑符合要求的細(xì)小光纖纖維，并保證光纖的芯/包直徑比和折射率分布形式不變的工藝操作過程。 

    在拉絲操作過程中，最重要的技術(shù)：如何保證不使光纖表面受到損傷并正確控制芯/包層外徑尺寸及折射率分布形式。

    如果光纖表面受到損傷，將會(huì)影響光纖機(jī)械強(qiáng)度與使用壽命，而外徑發(fā)生波動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)不完善不僅會(huì)引起光纖波導(dǎo)散射損耗，而且在光纖接續(xù)時(shí)，連接損耗也會(huì)增大，因此在控制光纖拉絲工藝流程時(shí)，必須使各種工藝參數(shù)與條件保持穩(wěn)定。  

一、拉絲工藝

1、拉絲裝置組成

    光纖預(yù)制棒的拉絲機(jī)由五個(gè)基本部分構(gòu)成：(1)光纖預(yù)制棒饋送系統(tǒng)；(2)加熱系統(tǒng)；(3)拉絲機(jī)構(gòu)；(4)各參數(shù)控制系統(tǒng)；(5)水冷卻和氣氛保護(hù)及控制系統(tǒng)。五者之間精確的配合構(gòu)成完整拉絲工藝。

    具體的機(jī)械和電氣設(shè)備系統(tǒng)包括：機(jī)械系統(tǒng)拉絲塔架、送棒及調(diào)心系統(tǒng)、加熱爐、激光測(cè)徑儀、牽引裝置、水氣管路系統(tǒng)，電氣部分送棒控制及調(diào)心控制系統(tǒng)、加熱爐控制系統(tǒng)、外徑測(cè)控系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)、冷卻水及保護(hù)氣氛控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、PLC信號(hào)處理系統(tǒng)等。 

2、操作工藝

    將已制備好的預(yù)制棒安放在拉絲塔（機(jī)）上部的預(yù)制棒饋送機(jī)構(gòu)的卡盤上。饋送機(jī)構(gòu)緩慢地將預(yù)制棒送入高溫加熱爐內(nèi)。在Ar氣氛保護(hù)下，高溫加熱爐將預(yù)制棒加熱至2000oC，在此溫度下，足以使玻璃預(yù)制棒軟化，軟化的熔融態(tài)玻璃從高溫加熱爐底部的噴嘴處滴落出來并凝聚形成一帶小球細(xì)絲，靠自身重量下垂變細(xì)而成纖維，即我們所說的裸光纖。將有小球段纖維稱為“滴流頭"，操作者應(yīng)及時(shí)將滴流頭去除，并預(yù)先采用手工方式將已涂覆一次涂層的光纖頭端繞過拉絲塔上的張力輪、導(dǎo)輪、牽引輪后，最后繞在收線盤上。然后再啟動(dòng)自動(dòng)收線裝置收線。

3、關(guān)鍵技術(shù)：

(1)饋送速度

    預(yù)制棒送入高溫加熱爐內(nèi)的饋送速度主要取決于高溫爐的結(jié)構(gòu)、預(yù)制棒的直徑、光纖的外徑尺寸和拉絲機(jī)的拉絲速度，一般約為0.002～ 0.003cm/s。

(2)外徑控制

    在拉絲工藝中不需要模具控制光纖的外徑，因?yàn)槟＞邥?huì)在光纖表面留下?lián)p傷的痕跡，降低光纖的強(qiáng)度。絕大多數(shù)光纖制造者是將高溫加熱爐溫度和送棒速度保持不變，通過改變光纖拉絲速度的方法來達(dá)到控制光纖外徑尺寸的目的。

    在正常狀態(tài)，若預(yù)制棒的饋送速度為V，光纖的拉絲速度為Vf，預(yù)制棒的外徑為D，裸光纖的外徑為d。根據(jù)熔化前的棒體容積等于熔化拉絲后光纖的容積的特點(diǎn)，可知，前三者與光纖的外徑有如下關(guān)系：   

VD2=Vfd2

    因此，光纖的外徑可由上式給出：d2=VD2/Vf  

(3)加熱裝置

    熱源不僅要提供足以熔融石英玻璃的2000oC以上高溫，還必須在拉制區(qū)域能夠非常精確的控制溫度，因?yàn)樵谲浕秶鷥?nèi)，玻璃光纖的精度隨溫度而變化，在此區(qū)域內(nèi)，任何溫度梯度的波動(dòng)都可能引起不穩(wěn)定性而影響光纖直徑的控制。同時(shí)，由于2000oC的高溫已超過一般材料的熔點(diǎn)，因而加熱爐的設(shè)計(jì)是拉絲技術(shù)的又一關(guān)鍵技術(shù)。常用的拉絲熱源有：(1)氣體噴燈；(2)各種電阻及感應(yīng)加熱爐；(3)大功率CO2激光器。

涂覆

    一次涂覆工藝：將拉制成的裸光纖表面涂覆上一層彈性模量比較高的涂覆材料。

    作用：保護(hù)拉制出的光纖表面不受損傷，并提高其機(jī)械強(qiáng)度，降低衰減。

    在工藝上，一次涂覆與拉絲是相互獨(dú)立的兩個(gè)工藝步驟，而在實(shí)際生產(chǎn)中，一次涂覆與拉絲是在一條生產(chǎn)線上一次完成的。 

    通過測(cè)徑儀后光纖要經(jīng)過足夠的冷卻時(shí)間才可進(jìn)行涂覆。

    光纖一次涂覆工藝之所以稱為“一次涂覆"是相對(duì)二次涂覆而言。一次涂覆是對(duì)光纖最直接的保護(hù)，所以顯得尤為重要。

    SiO2玻璃是一種脆性易斷裂材料，在不加涂覆材料時(shí)，由于光纖在空氣中裸露，致使表面缺陷擴(kuò)大，局部應(yīng)力集中，易造成光纖強(qiáng)度極低，為保護(hù)光纖表面，提高抗拉強(qiáng)度和抗彎曲強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，需要給裸光纖涂覆一層或多層高分子材料， 

1、涂覆層的作用(雙層)：

      ①內(nèi)層：選擇折射率比石英玻璃偏大且彈性模量較低的聚合物涂層→吸收透過包層得多余光和保護(hù)光纖表面損傷、使用中緩沖外界應(yīng)力；  

      ②外層：硬、彈性模量高→防止磨損和提供強(qiáng)度

2、涂料：

    紫外光固化丙烯酸酯液體

涂覆裝置：

    1)無外部加壓開口杯式

    2)壓力涂覆器 

    采用簡(jiǎn)單的無外部加壓開口杯式涂覆器，移動(dòng)中的光纖會(huì)粘附一些液體涂料，并穿過一個(gè)使涂料在光纖上自對(duì)中可調(diào)模具口，涂層厚度由模具口大小和光纖直徑?jīng)Q定。但這種結(jié)構(gòu)涂覆器，在高速拉絲時(shí)（V>1000m/s）得不到均勻涂敷層。因此，現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用更普遍的是壓力涂敷器。這種結(jié)構(gòu)涂覆器用于高速拉絲，而且不會(huì)在涂料中攪起氣泡。 

涂層厚度

    如果僅從機(jī)械強(qiáng)度考慮，涂層越厚越好，若綜合考慮光纖的傳輸特性，涂層太厚，不僅在彎曲、拉伸及溫度變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生微彎，同時(shí)還會(huì)成為光纖損耗增加的主要原因，此外，涂層材料的機(jī)械特點(diǎn)，也嚴(yán)重影響光纖的傳輸特性。絕大多數(shù)光纖的涂層厚度控制在125-250微米 ，但特殊光纖的涂層直徑高達(dá)1000微米 ，調(diào)節(jié)涂覆器端頭的小孔直徑、錐體角度和高分子材料的粘度，可以得到規(guī)定厚度的涂覆層材料。

固化工藝：

    ①熱固化

    ②紫外光燈固化

    紫外固化工藝主要設(shè)備是紫外固化爐，它是由一組對(duì)放的半橢圓形紫外燈組成，一般有3-7個(gè)紫外燈。基本固化原理是采用紫外光照固化，以特定頻率的紫外燈光（簡(jiǎn)稱UV）照射對(duì)該頻段UV有敏感的涂料(如丙烯酸酯) ，且滿足一定時(shí)間和強(qiáng)度要求，使涂層固化。

三、收絲

1、一般采用涂有橡膠的牽引輪和牽引裝置、張力控制輪、收排線盤等設(shè)備完成。牽引拉絲輪的速度在10～20m/s間，要求保證光纖所受拉力為“零"。

2、卷繞方式： 

①大卷裝

    排線質(zhì)量直接影響光纖的衰減，要求排線平整、無壓線、夾線現(xiàn)象。控制好排線質(zhì)量的關(guān)鍵是層光纖的排線質(zhì)量，首先，要調(diào)整好排線節(jié)距的大小，其次要控制制好光纖與收線圓盤邊緣距離(7-8μm)，否則，將會(huì)出現(xiàn)夾線、斷線等現(xiàn)象。

排線方式有三種：

    矩形排線、梯形排線和倒梯形排線。