按光纖的組成材料可分為(wei) :石英玻璃光纖(主要材料為(wei) SiO2)、複合光纖(主要材料為(wei) SiO2、Na2O和CaO等氧化物)、矽酸鹽光纖、氟化物光纖、塑包光纖、全塑光纖、液芯光纖、測光光纖、尾光光纖、工業(ye) 光纖等。光通信中主要用石英光纖,以後所說的光纖也主要是指石英光纖。
(1)石英玻璃光纖
石英玻璃光纖是一種以高折射率的純石英玻璃(SiO2)材料為(wei) 芯,以低折射率的有機或無機材料為(wei) 包皮的光學纖維。由於(yu) 石英玻璃光纖傳(chuan) 輸波長範圍寬(從(cong) 近紫外到近紅外,波長從(cong) 0.38~2.0μm),所以石英玻璃光纖適用於(yu) 紫外到紅外各波長信號及能量的傳(chuan) 輸。另外,石英玻璃光纖數值孔徑大、光纖芯徑大、機械強度高、彎曲性能好和很容易與(yu) 光源耦合等優(you) 點,故在傳(chuan) 感、光譜分析、過程控製及激光傳(chuan) 輸、激光醫療、測量技術、刑偵(zhen) ,信息傳(chuan) 輸和照明等領域的應用極為(wei) 廣泛。尤其是在工業(ye) 和醫學等領域的激光傳(chuan) 輸中得到了廣泛的應用,這是其他種類的光纖無法比擬的。
(2)複合光纖
複合光纖(Compound Fiber)是在SiO2原料中再適當混合諸如氧化鈉(Na2O)、氧化硼(B2O2)、氧化鉀(K2O2)等氧化物的多成分玻璃作成的光纖。其特點是多成分玻璃比石英的軟化點低且纖芯與(yu) 包層的折射率差很大。主要用在醫療業(ye) 務的光纖內(nei) 窺鏡。
(3)氟化物光纖
氟化物光纖(Fluoride Fiber)是由氟化物玻璃作成的光纖。這種光纖原料又簡稱ZBLAN(即將氟化鋁(ZrF4)、氰化鋇(BaF2)、氟化鑭(LaF3)、氟化鋁(A1F2)、氰化鈉(NaF)等氯化物玻璃原料簡化成的縮語)。它主要工作在2~10pm波長的光傳(chuan) 輸業(ye) 務。
由於(yu) ZBLAN具有超低損耗光纖的可能性,正在進行著用於(yu) 長距離通信光纖的可行性開發,如其理論上的最低損耗在3pm波長時可達3~10dB/km,而石英光纖在1.55pm時卻在0.15~0.16dB/km之間。
目前,ZBLAN光纖由於(yu) 難於(yu) 降低散射損耗,隻能用在2.4~2.7pm的溫敏器和熱圖像傳(chuan) 輸,尚未廣泛實用。不過最近,為(wei) 了利用ZBLAN進行長距離傳(chuan) 輸,正在研製1.3pm的摻錯光纖放大器(PDFA)。
(4)塑包光纖
塑包光纖(Plastic Clad Fiber)是用高純度的石英玻璃製作成纖芯,而將折射率比石英稍低的如矽膠等塑料作為(wei) 包層的階躍型光纖。它與(yu) 石英光纖相比較,具有纖芯粗、數值孔徑(NA)高的特點。因此,易與(yu) 發光二極管LED光源結合,損耗也較小。所以,非常適用於(yu) 局域網(LAN)和近距離通信。
(5)全塑光纖
全塑光纖是將纖芯和包層都用塑料(聚合物)製作成的光纖。早期產(chan) 品主要用於(yu) 裝飾和導光照明及近距離光鏈路的光通信中。原料主要是有機玻璃(PMMA)、聚苯乙稀(PS)和聚碳酸酯(PC)。損耗受到塑料固有的C-H結合結構製約,一般每千米可達幾十分貝。為(wei) 了降低損耗很多公司正在開發應用氟索係列塑料。由於(yu) 塑料光纖(Plastic Optical Fiber)的纖芯直徑為(wei) 1 000pm,是單模石英光纖的100倍,接續簡單,而且易於(yu) 彎曲,施工容易。近年來,加上寬帶化的進度,作為(wei) 漸變型(GI)折射率的多模塑料光纖的發展受到了社會(hui) 的重視。最近,在汽車內(nei) 部LAN中應用較快,未來在家庭LAN中也可能得到應用。
(6)碳塗層光纖
碳塗層光纖是在石英光纖的表麵塗敷碳膜的光纖,稱為(wei) 碳塗層光纖(CCF,Carbon Coated Fiber)。其機理是利用碳素的致密膜層,使光纖表麵與(yu) 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是密封塗層光纖(HCF)的一種。
(7)金屬塗層光纖
金屬塗層光纖(Metal Coated Fiber)是在光纖的表麵塗上Ni、Cu、A1等金屬層的光纖。它是抗惡環境性光纖之一,也可作為(wei) 電子電路的部件用。早期產(chan) 品是在拉絲(si) 過程中,塗上熔解的金屬製作而成的。由於(yu) 此法因玻璃與(yu) 金屬的膨脹係數差異太大,會(hui) 增加彎曲造成損耗,實用率不高。近期,由於(yu) 在玻璃光纖的表麵采用低損耗的非電解鍍膜法,使其性能大有改善。
(8)摻稀土光纖
摻稀土光纖是在光纖的纖芯中,摻雜鉺(Er)、釹(Nd)、鐠(Pr)等稀土族元素的光纖。1985年英國的索斯安普頓(Sourthampton)大學的佩思(Payne)等首先發現摻雜稀土元素的光纖(Rare Earth Doped Fiber)有激光振蕩和光放大的現象。現在使用的1.55pm EDFA就是利用摻鉺的單模光纖,其利用1.47pm的激光進行激勵,得到1.55pm光放大信號。另外,摻鐠的氟化物光纖放大器(PDFA)正在開發中。
(9)發光光纖
發光光纖是采用含有熒光物質製造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時,產(chan) 生的熒光一部分,可經光纖閉合進行傳(chuan) 輸的光纖。發光光纖(Luminescent Fiber)可以用於(yu) 檢測輻射線和紫外線,以及進行波長變換,或用做溫度敏感器、化學敏感器。在輻射線的檢測中也稱做閃光光纖(Scintillation Fiber)。
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