本書對光纖制造中使用的所有材料的特性、制備工藝和提純技術(shù)以及相關(guān)檢測技術(shù)進行了系統(tǒng)、全面的介紹。
全書共有12章，第1章至第4章分別介紹光纖通信的基礎(chǔ)知識、光纖分類及性能要求、光纖設(shè)計與制造工藝以及光纖制造對材料的技術(shù)要求；第5章至第10章分別介紹光纖制造用石英材料、高純四氯化硅、高純四氯化鍺、各種高純氣體和光纖涂覆材料等從初始材料到高純材料的全流程制備技術(shù)以及儲運要求；第11章專門介紹塑料光纖及其材料制備技術(shù)；第12章集中介紹光纖用材料性能檢測涉及的各種測試方法與技術(shù)。
本書可作為技術(shù)資料用于指導(dǎo)光纖材料制造廠家生產(chǎn)，也可作為光纖制造行業(yè)管理人員和技術(shù)人員學習、培訓用教材，還可作為大專院校學生專業(yè)課本和參考用書。
現(xiàn)代意義上的光纖通信源于20世紀60年代，華人高錕（C.K.Kao）博士和霍克哈姆發(fā)表了題為《光頻率介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》的論文，指出利用光纖進行信息傳輸?shù)目赡苄裕岢觥巴ㄟ^原材料提純制造長距離通信使用的低損耗光纖”的技術(shù)途徑，奠定了光纖通信的理論基礎(chǔ)，簡單地說，只要處理好石英玻璃純度和成分等問題，就能夠利用石英玻璃制作光導(dǎo)纖維，從而高效傳輸信息。這項成果最終促使光纖通信系統(tǒng)問世，而正是光纖通信系統(tǒng)構(gòu)成了寬帶移動通信和高速互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)運行的基礎(chǔ)，為當今我們信息社會的發(fā)展鋪平了道路。高錕因此被譽為“光纖之父”。在光纖通信高科技領(lǐng)域，還有眾多華人科學家做出了杰出的貢獻，謝肇金發(fā)明了“長波長半導(dǎo)體激光器件”，金耀周最早提出了同步光網(wǎng)絡(luò)（SONET）的概念，厲鼎毅是“光波分復(fù)用之父”等。
武漢郵電科學研究院是我國光纖通信研究的核心機構(gòu)。1976年，武漢郵電科學研究院在國內(nèi)第一次選用改進的化學氣相沉積法（MCVD）進行試驗，改制成功一臺MCVD熔煉車床，在實驗過程中克服了管路系統(tǒng)堵塞、石英棒中出現(xiàn)氣泡、變形等一系列“攔路虎”，終于熔煉出沉積厚度為0.2~0.5 mm的石英管，并燒結(jié)成石英棒。1977年年初，研制出壽命僅為1 h的石英棒加熱爐,拉制出中國第一根短波長（850 nm）階躍型石英光纖（長度17 m，衰耗300 dB/km），取得了通信用光纖研制史上第一次技術(shù)突破。1981年，武漢光纖通信技術(shù)公司在國內(nèi)首先研制成功一批銦鎵砷磷長波長光電器件，開啟了長波長通信時代。1982年12月31日，中國光纖通信第一個實用化系統(tǒng)——“82工程”按期全線開通，正式進入武漢市市話網(wǎng)試用，從而標志著中國開始進入光纖通信時代。
最近，由武漢郵電科學研究院余少華總工牽頭承擔的國家973項目“超高速超大容量超長距離光傳輸基礎(chǔ)研究”在國內(nèi)首次實現(xiàn)一根普通單模光纖中在C+L波段以375路、每路267.27 Gbit/s的超大容量超密集波分復(fù)用傳輸80 km，傳輸總?cè)萘窟_到100.23 Tbit/s，相當于12.01億對人在一根光纖上同時通話。對于我們?nèi)粘?yīng)用而言，相當于在80 km的空間距離上，僅用1 s的時間，就可傳輸4000部25 GB大小、分辨率1 080像素的藍光超清電影。該項目實現(xiàn)了我國光傳輸實驗在容量這一重要技術(shù)指標上的巨大飛躍，助力我國邁入傳輸容量實驗突破100 Tbit/s的全球前列，為超高速超密集波分復(fù)用超長距離傳輸?shù)膶嵱没於思夹g(shù)基礎(chǔ)，將為國家下一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供必要的核心技術(shù)儲備，也將為國家寬帶戰(zhàn)略、促進信息消費提供有力支撐。
經(jīng)過40多年的發(fā)展，武漢郵電科學研究院經(jīng)國家批準為“光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國家重點實驗室” “國家光纖通信技術(shù)工程研究中心 ” “國家光電子工藝中心（武漢分部）”“國家高新技術(shù)研究發(fā)展計劃成果產(chǎn)業(yè)化基地” “亞太電信聯(lián)盟培訓中心”“商務(wù)部電信援外培訓基地”“工業(yè)和信息化部光通信產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心”和創(chuàng)新型企業(yè)等，已形成覆蓋光纖通信技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、無線通信技術(shù)與智能化應(yīng)用技術(shù)四大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展格局，是目前全球唯一集光電器件、光纖光纜、光通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)于一體的通信高技術(shù)企業(yè)。
2013年第68屆聯(lián)合國大會期間，中國政府推動并支持通過決議將2015年確定為“光和光基技術(shù)國際年”。其重要原因是，今年是諾貝爾獎獲得者、號稱“光纖之父”的科學家高琨先生發(fā)明光纖50周年。為了進一步普及推廣光纖通信技術(shù)的最新成果，武漢郵電科學研究院和北京郵電大學組織資深的工程師和培訓師，編寫了“十二五”國家重點圖書出版規(guī)劃項目：光通信技術(shù)叢書，該叢書包括《光纖寬帶接入技術(shù)》《光纖配線產(chǎn)品技術(shù)要求與測試方法》《分組傳送網(wǎng)原理與技術(shù)》《光網(wǎng)絡(luò)維護與管理》《OTN原理與技術(shù)》《光纖材料》《光有源器件》等，力圖涵蓋光纖通信技術(shù)的各個層面。
編 委 會
主審毛謙
主任陶智勇曾軍
委員魏忠誠胡強高胡毅
楊靖原建森魏明
目錄
第1章光纖通信技術(shù)1
1.1光纖通信發(fā)展歷程1
1.2光纖通信特點2
1.3光纖通信的基本原理5
1.3.1光波基本理論5
1.3.2光的全反射理論6
1.3.3光纖傳輸?shù)纳渚�理論分析（幾何光學分析）6
1.3.4光纖傳輸?shù)牟▌永碚?
1.3.5光纖通信系統(tǒng)12
1.4光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢12
1.5光纖分類14
1.5.1按光纖組成材料分15
1.5.2按光纖折射率結(jié)構(gòu)分17
1.5.3按傳輸模式分18
1.5.4按實際用途分18
1.5.5按光纖截面結(jié)構(gòu)分19
1.6典型商用光纖20
1.6.1商用多模光纖22
1.6.2商用單模光纖23
1.6.3商用特種商用光纖29
第2章光纖設(shè)計與制造34
2.1玻璃的光學特性34
2.1.1玻璃的折射率34
2.1.2折射率影響因素35
2.1.3玻璃的反射、吸收和透過40
2.1.4石英玻璃特性41
2.2光纖預(yù)制棒結(jié)構(gòu)設(shè)計44
2.2.1光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則44
2.2.2光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計45
2.3光纖制造工藝設(shè)計49
2.3.1波導(dǎo)結(jié)構(gòu)材料的選擇49
2.3.2光纖制造工藝的選擇51
2.3.3沉積工藝設(shè)計51
2.4光纖預(yù)制棒制造技術(shù)53
2.4.1概述53
2.4.2MCVD工藝及關(guān)鍵技術(shù)56
2.4.3PCVD工藝及設(shè)備63
2.4.4OVD工藝69
2.4.5VAD工藝及設(shè)備75
2.4.6外包層工藝80
2.4.7光纖預(yù)制棒非傳統(tǒng)制造工藝86
目錄
第3章光纖拉制技術(shù)90
3.1光纖拉制原理90
3.1.1石英光纖成型基礎(chǔ)90
3.1.2石英光纖成型的黏度與溫度特性91
3.2光纖拉絲系統(tǒng)92
3.2.1拉絲設(shè)備的主要構(gòu)成93
3.2.2光纖拉絲控制系統(tǒng)96
3.3光纖拉絲關(guān)鍵技術(shù)99
3.3.1光纖拉絲工藝99
3.3.2光纖拉制過程對光纖性能的影響103
3.4光纖涂覆工藝106
3.4.1光纖預(yù)涂覆106
3.4.2固化工藝108
第4章光纖制造用材料的性能與技術(shù)要求115
4.1光纖用原材料分類115
4.2光纖用材料的理化性能116
4.2.1石英玻璃材料的理化性能116
4.2.2光纖制造用材料的物化性能117
4.3光纖用材料技術(shù)要求118
4.3.1光纖材料的純度118
4.3.2光纖用材料技術(shù)要求119
4.4光纖涂覆材料技術(shù)要求123
4.5對光纖特性的影響124
4.5.1光纖損耗124
4.5.2光纖預(yù)制棒沉積用原材料對損耗的影響125
第5章光纖用石英材料制造技術(shù)129
5.1石英材料概述129
5.1.1石英材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀129
5.1.2光纖用石英材料130
5.2石英玻璃制坨工藝131
5.2.1電熔法131
5.2.2氣煉法133
5.2.3高頻等離子火焰熔制石英玻璃砣及厚壁管工藝138
5.2.4石英材料制造新技術(shù)139
5.2.5光纖用石英材料制造技術(shù)展望140
5.3石英管及棒材熔拉技術(shù)140
5.3.1接觸法140
5.3.2無接觸法141
5.4石英材料的深加工技術(shù)142
5.4.1石英材料的熱加工工藝142
5.4.2石英材料熱加工常用設(shè)備144
5.4.3石英材料的退火處理145
5.4.4石英材料的冷加工工藝146
5.5光纖沉積基管和套管用石英材料的純化技術(shù)147
5.5.1石英材料的表面清洗147
5.5.2脫羥處理147
第6章光纖預(yù)制棒沉積用四氯化硅制造技術(shù)149
6.1四氯化硅的特性149
6.2四氯化硅的制造技術(shù)150
6.2.1硅鐵氯化法150
6.2.2有機硅廢觸體氯化法150
6.2.3多晶硅副產(chǎn)法152
6.2.4硅氫氯化法152
6.2.5SiO2氯化法153
6.3四氯化硅的提純技術(shù)156
6.3.1高純液體材料提純技術(shù)簡介156
6.3.2四氯化硅的提純方法159
6.3.3四氯化硅提純設(shè)備168
6.4四氯化硅提純后的包裝與儲存170
6.4.1高純四氯化硅包裝儲存容器170
6.4.2高純四氯化硅充裝171
第7章光纖預(yù)制棒制造用四氯化鍺生產(chǎn)技術(shù)172
7.1四氯化鍺特性172
7.2四氯化鍺的制造工藝和方法173
7.2.1單質(zhì)鍺的氯化法173
7.2.2鍺精礦或鍺富集物的鹽酸蒸餾法173
7.2.3含鍺碎屑氯化氫處理法174
7.2.4從含鍺的硫化礦中制備四氯化鍺174
7.2.5從煤中制備四氯化鍺174
7.3四氯化鍺的提純技術(shù)176
7.3.1提純原理176
7.3.2四氯化鍺的提純方法178
7.3.3四氯化鍺提純工藝179
7.4典型四氯化鍺提純設(shè)備183
7.5高純四氯化鍺提純后的包裝、儲存與運輸184
7.5.1高純四氯化鍺的包裝存儲容器184
7.5.2高純四氯化鍺原材料灌裝185
7.5.3高純四氯化鍺原材料的儲存186
7.5.4高純四氯化鍺原材料的運輸187
第8章光纖預(yù)制棒用氣體的制備技術(shù)189
8.1氧氣制造技術(shù)189
8.1.1氧氣特性189
8.1.2氧氣制備方法191
8.1.3氧氣提純技術(shù)194
8.1.4包裝與貯運196
8.2含氟氣體的制造技術(shù)198
8.2.1二氟二氯甲烷198
8.2.2六氟化硫199
8.2.3四氟甲烷203
8.2.4氟化氫205
8.3氫氣制造技術(shù)208
8.3.1氫氣特性208
8.3.2氫氣制備工藝209
8.3.3氫氣提純技術(shù)211
8.3.4包裝與貯運216
8.4氯氣制備技術(shù)216
8.4.1氯氣特性216
8.4.2氯氣的制備方法217
8.4.3氯氣的提純技術(shù)222
8.4.4氯氣包裝與儲存226
第9章光纖制造用氣體的制備技術(shù)228
9.1氦氣制備技術(shù)228
9.1.1氦氣特性228
9.1.2氦氣生產(chǎn)方法229
9.1.3氦氣提純技術(shù)232
9.1.4氦氣純化后的技術(shù)指標234
9.1.5包裝與貯運234
9.2氮氣制備技術(shù)235
9.2.1氮氣特性235
9.2.2氮氣制備方法235
9.2.3氮氣純化技術(shù)238
9.2.4氮氣純化后的技術(shù)指標240
9.2.5包裝與貯運241
9.3氬氣的制備技術(shù)241
9.3.1氬氣特性242
9.3.2氬氣制備方法242
9.3.3氬氣純化技術(shù)244
9.3.4氬氣純化后的技術(shù)指標246
9.3.5高純氬氣的包裝與貯運247
9.4氘氣制備技術(shù)247
9.4.1氘氣特性247
9.4.2氘氣制備方法248
9.4.3氘氣純化技術(shù)249
9.4.4氘氣純化后的技術(shù)指標249
9.4.5包裝與儲運250
第10章光纖涂覆材料制備技術(shù)251
10.1光纖涂覆材料特性251
10.1.1光纖涂覆材料的分類251
10.1.2光纖涂覆材料對光纖性能的影響252
10.1.3光纖涂覆材料性能要求253
10.2光纖涂料組成253
10.2.1預(yù)聚體(prepolymer)253
10.2.2活性單體255
10.2.3光引發(fā)劑(Photoinitiator，PI)256
10.2.4其他添加劑(additive)264
10.3紫外固化光纖涂料制備工藝265
10.3.1涂料配方設(shè)計265
10.3.2預(yù)聚物的合成269
10.3.3光纖涂料的制備工藝273
10.4光纖紫外光固化涂料的技術(shù)要求274
10.4.1光纖涂料基本性能要求274
10.4.2光纖紫外光固化涂料技術(shù)要求275
10.4.3光纖涂料的發(fā)展趨勢276
第11章塑料光纖及其材料制造技術(shù)277
11.1塑料光纖概述277
11.1.1塑料光纖發(fā)展歷程277
11.1.2塑料光纖的特點279
11.1.3塑料光纖的應(yīng)用280
11.2塑料光纖制造技術(shù)281
11.2.1塑料光纖的設(shè)計282
11.2.2塑料光纖的制備方法286
11.3塑料光纖芯材制備技術(shù)290
11.3.1PMMA概述291
11.3.2PMMA的制備技術(shù)292
11.3.3PMMA材料的改性技術(shù)297
11.4PMMA的純化技術(shù)300
11.4.1甲基丙烯酸甲酯(MMA)的純化300
11.4.2MMA聚合反應(yīng)引發(fā)劑的提純300
11.4.3PMMA的提純301
11.5塑料光纖皮層材料制備技術(shù)301
11.5.1氟樹脂302
11.5.2甲基丙烯酸氟化酯類均聚物制備方法302
第12章光纖材料檢測技術(shù)305
12.1概述305
12.2光纖材料主要檢測技術(shù)306
12.2.1色譜分析技術(shù)306
12.2.2質(zhì)譜技術(shù)310
12.2.3紅外光譜分析技術(shù)320
12.2.4其他基礎(chǔ)檢測技術(shù)326
12.3光纖材料中微量金屬雜質(zhì)含量的檢測技術(shù)329
12.3.1金屬元素雜質(zhì)對光纖傳輸性能的影響329
12.3.2金屬元素的檢測方法330
12.4光纖材料中含氫和有機化合物雜質(zhì)含量的檢測技術(shù)335
12.4.1光纖沉積材料中含氫化合物和有機化合物對光纖性能的影響335
12.4.2測試原理336
12.4.3測試流程336
12.5光纖制造用石英玻璃材料的檢測技術(shù)339
12.5.1石英玻璃管的外觀檢測339
12.5.2缺陷檢測方法341
12.5.3石英玻璃管的純度測試342
12.5.4石英玻璃管的熱穩(wěn)定性343
12.6光纖制造用氣體檢測技術(shù)344
12.6.1概述344
12.6.2氣體水分測試方法345
12.6.3高純氣體中含碳化合物含量測試方法350
12.6.4微量氧的測試355
12.6.5高純氣體中微量氫的測試方法360
12.6.6高純氣體中顆粒度的測試方法362
參考文獻367
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