光纤材料制备技术

第1章光纤通信技术1

1.1光纤通信发展历程1

1.2光纤通信特点2

1.3光纤通信的基本原理5

1.3.1光波基本理论5

1.3.2光的全反射理论6

1.3.3光纤传输的射线理论分析（几何光学分析）6

1.3.4光纤传输的波动理论8

1.3.5光纤通信系统12

1.4光纤通信技术的发展趋势12

1.5光纤分类14

1.5.1按光纤组成材料分15

1.5.2按光纤折射率结构分17

1.5.3按传输模式分18

1.5.4按实际用途分18

1.5.5按光纤截面结构分19

1.6典型商用光纤20

1.6.1商用多模光纤22

1.6.2商用单模光纤23

1.6.3商用特种商用光纤29

第2章光纤设计与制造34

2.1玻璃的光学特性34

2.1.1玻璃的折射率34

2.1.2折射率影响因素35

2.1.3玻璃的反射、吸收和透过40

2.1.4石英玻璃特性41

2.2光纤预制棒结构设计44

2.2.1光纤结构设计基本原则44

2.2.2光纤结构设计45

2.3光纤制造工艺设计49

2.3.1波导结构材料的选择49

2.3.2光纤制造工艺的选择51

2.3.3沉积工艺设计51

2.4光纤预制棒制造技术53

2.4.1概述53

2.4.2MCVD工艺及关键技术56

2.4.3PCVD工艺及设备63

2.4.4OVD工艺69

2.4.5VAD工艺及设备75

2.4.6外包层工艺80

2.4.7光纤预制棒非传统制造工艺86

目录

第3章光纤拉制技术90

3.1光纤拉制原理90

3.1.1石英光纤成型基础90

3.1.2石英光纤成型的黏度与温度特性91

3.2光纤拉丝系统92

3.2.1拉丝设备的主要构成93

3.2.2光纤拉丝控制系统96

3.3光纤拉丝关键技术99

3.3.1光纤拉丝工艺99

3.3.2光纤拉制过程对光纤性能的影响103

3.4光纤涂覆工艺106

3.4.1光纤预涂覆106

3.4.2固化工艺108

第4章光纤制造用材料的性能与技术要求115

4.1光纤用原材料分类115

4.2光纤用材料的理化性能116

4.2.1石英玻璃材料的理化性能116

4.2.2光纤制造用材料的物化性能117

4.3光纤用材料技术要求118

4.3.1光纤材料的纯度118

4.3.2光纤用材料技术要求119

4.4光纤涂覆材料技术要求123

4.5对光纤特性的影响124

4.5.1光纤损耗124

4.5.2光纤预制棒沉积用原材料对损耗的影响125

第5章光纤用石英材料制造技术129

5.1石英材料概述129

5.1.1石英材料产业发展现状129

5.1.2光纤用石英材料130

5.2石英玻璃制坨工艺131

5.2.1电熔法131

5.2.2气炼法133

5.2.3高频等离子火焰熔制石英玻璃砣及厚壁管工艺138

5.2.4石英材料制造新技术139

5.2.5光纤用石英材料制造技术展望140

5.3石英管及棒材熔拉技术140

5.3.1接触法140

5.3.2无接触法141

5.4石英材料的深加工技术142

5.4.1石英材料的热加工工艺142

5.4.2石英材料热加工常用设备144

5.4.3石英材料的退火处理145

5.4.4石英材料的冷加工工艺146

5.5光纤沉积基管和套管用石英材料的纯化技术147

5.5.1石英材料的表面清洗147

5.5.2脱羟处理147

第6章光纤预制棒沉积用四氯化硅制造技术149

6.1四氯化硅的特性149

6.2四氯化硅的制造技术150

6.2.1硅铁氯化法150

6.2.2有机硅废触体氯化法150

6.2.3多晶硅副产法152

6.2.4硅氢氯化法152

6.2.5SiO2氯化法153

6.3四氯化硅的提纯技术156

6.3.1高纯液体材料提纯技术简介156

6.3.2四氯化硅的提纯方法159

6.3.3四氯化硅提纯设备168

6.4四氯化硅提纯后的包装与储存170

6.4.1高纯四氯化硅包装储存容器170

6.4.2高纯四氯化硅充装171

第7章光纤预制棒制造用四氯化锗生产技术172

7.1四氯化锗特性172

7.2四氯化锗的制造工艺和方法173

7.2.1单质锗的氯化法173

7.2.2锗精矿或锗富集物的盐酸蒸馏法173

7.2.3含锗碎屑氯化氢处理法174

7.2.4从含锗的硫化矿中制备四氯化锗174

7.2.5从煤中制备四氯化锗174

7.3四氯化锗的提纯技术176

7.3.1提纯原理176

7.3.2四氯化锗的提纯方法178

7.3.3四氯化锗提纯工艺179

7.4典型四氯化锗提纯设备183

7.5高纯四氯化锗提纯后的包装、储存与运输184

7.5.1高纯四氯化锗的包装存储容器184

7.5.2高纯四氯化锗原材料灌装185

7.5.3高纯四氯化锗原材料的储存186

7.5.4高纯四氯化锗原材料的运输187

第8章光纤预制棒用气体的制备技术189

8.1氧气制造技术189

8.1.1氧气特性189

8.1.2氧气制备方法191

8.1.3氧气提纯技术194

8.1.4包装与贮运196

8.2含氟气体的制造技术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氟化氢205

8.3氢气制造技术208

8.3.1氢气特性208

8.3.2氢气制备工艺209

8.3.3氢气提纯技术211

8.3.4包装与贮运216

8.4氯气制备技术216

8.4.1氯气特性216

8.4.2氯气的制备方法217

8.4.3氯气的提纯技术222

8.4.4氯气包装与储存226

第9章光纤制造用气体的制备技术228

9.1氦气制备技术228

9.1.1氦气特性228

9.1.2氦气生产方法229

9.1.3氦气提纯技术232

9.1.4氦气纯化后的技术指标234

9.1.5包装与贮运234

9.2氮气制备技术235

9.2.1氮气特性235

9.2.2氮气制备方法235

9.2.3氮气纯化技术238

9.2.4氮气纯化后的技术指标240

9.2.5包装与贮运241

9.3氩气的制备技术241

9.3.1氩气特性242

9.3.2氩气制备方法242

9.3.3氩气纯化技术244

9.3.4氩气纯化后的技术指标246

9.3.5高纯氩气的包装与贮运247

9.4氘气制备技术247

9.4.1氘气特性247

9.4.2氘气制备方法248

9.4.3氘气纯化技术249

9.4.4氘气纯化后的技术指标249

9.4.5包装与储运250

第10章光纤涂覆材料制备技术251

10.1光纤涂覆材料特性251

10.1.1光纤涂覆材料的分类251

10.1.2光纤涂覆材料对光纤性能的影响252

10.1.3光纤涂覆材料性能要求253

10.2光纤涂料组成253

10.2.1预聚体(prepolymer)253

10.2.2活性单体255

10.2.3光引发剂(Photoinitiator，PI)256

10.2.4其他添加剂(additive)264

10.3紫外固化光纤涂料制备工艺265

10.3.1涂料配方设计265

10.3.2预聚物的合成269

10.3.3光纤涂料的制备工艺273

10.4光纤紫外光固化涂料的技术要求274

10.4.1光纤涂料基本性能要求274

10.4.2光纤紫外光固化涂料技术要求275

10.4.3光纤涂料的发展趋势276

第11章塑料光纤及其材料制造技术277

11.1塑料光纤概述277

11.1.1塑料光纤发展历程277

11.1.2塑料光纤的特点279

11.1.3塑料光纤的应用280

11.2塑料光纤制造技术281

11.2.1塑料光纤的设计282

11.2.2塑料光纤的制备方法286

11.3塑料光纤芯材制备技术290

11.3.1PMMA概述291

11.3.2PMMA的制备技术292

11.3.3PMMA材料的改性技术297

11.4PMMA的纯化技术300

11.4.1甲基丙烯酸甲酯(MMA)的纯化300

11.4.2MMA聚合反应引发剂的提纯300

11.4.3PMMA的提纯301

11.5塑料光纤皮层材料制备技术301

11.5.1氟树脂302

11.5.2甲基丙烯酸氟化酯类均聚物制备方法302

第12章光纤材料检测技术305

12.1概述305

12.2光纤材料主要检测技术306

12.2.1色谱分析技术306

12.2.2质谱技术310

12.2.3红外光谱分析技术320

12.2.4其他基础检测技术326

12.3光纤材料中微量金属杂质含量的检测技术329

12.3.1金属元素杂质对光纤传输性能的影响329

12.3.2金属元素的检测方法330

12.4光纤材料中含氢和有机化合物杂质含量的检测技术335

12.4.1光纤沉积材料中含氢化合物和有机化合物对光纤性能的影响335

12.4.2测试原理336

12.4.3测试流程336

12.5光纤制造用石英玻璃材料的检测技术339

12.5.1石英玻璃管的外观检测339

12.5.2缺陷检测方法341

12.5.3石英玻璃管的纯度测试342

12.5.4石英玻璃管的热稳定性343

12.6光纤制造用气体检测技术344

12.6.1概述344

12.6.2气体水分测试方法345

12.6.3高纯气体中含碳化合物含量测试方法350

12.6.4微量氧的测试355

12.6.5高纯气体中微量氢的测试方法360

12.6.6高纯气体中颗粒度的测试方法362

参考文献367

本书对光纤制造中使用的所有材料的特性、制备工艺和提纯技术以及相关检测技术进行了系统、全面的介绍。全书共有12章，第1章至第4章分别介绍光纤通信的基础知识、光纤分类及性能要求、光纤设计与制造工艺以及光纤制造对材料的技术要求；第5章至第10章分别介绍光纤制造用石英材料、高纯四氯化硅、高纯四氯化锗、各种高纯气体和光纤涂覆材料等从初始材料到高纯材料的全流程制备技术以及储运要求；第11章专门介绍塑料光纤及其材料制备技术；第12章集中介绍光纤用材料性能检测涉及的各种测试方法与技术。本书可作为技术资料用于指导光纤材料制造厂家生产，也可作为光纤制造行业管理人员和技术人员学习、培训用教材，还可作为大专院校学生专业课本和参考用书