光纖材料制備技術

第1章光纖通信技術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按光纖折射率結構分17

1.5.3按傳輸模式分18

1.5.4按實際用途分18

1.5.5按光纖截面結構分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光纖預制棒結構設計44

2.2.1光纖結構設計基本原則44

2.2.2光纖結構設計45

2.3光纖制造工藝設計49

2.3.1波導結構材料的選擇49

2.3.2光纖制造工藝的選擇51

2.3.3沉積工藝設計51

2.4光纖預制棒制造技術53

2.4.1概述53

2.4.2MCVD工藝及關鍵技術56

2.4.3PCVD工藝及設備63

2.4.4OVD工藝69

2.4.5VAD工藝及設備75

2.4.6外包層工藝80

2.4.7光纖預制棒非傳統(tǒng)制造工藝86

目錄

第3章光纖拉制技術90

3.1光纖拉制原理90

3.1.1石英光纖成型基礎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拉絲設備的主要構成93

3.2.2光纖拉絲控制系統(tǒng)96

3.3光纖拉絲關鍵技術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光纖用材料技術要求118

4.3.1光纖材料的純度118

4.3.2光纖用材料技術要求119

4.4光纖涂覆材料技術要求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139

5.2.5光纖用石英材料制造技術展望140

5.3石英管及棒材熔拉技術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章光纖預制棒沉積用四氯化硅制造技術149

6.1四氯化硅的特性149

6.2四氯化硅的制造技術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156

6.3.1高純液體材料提純技術簡介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章光纖預制棒制造用四氯化鍺生產(chǎn)技術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章光纖預制棒用氣體的制備技術189

8.1氧氣制造技術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194

8.1.4包裝與貯運196

8.2含氟氣體的制造技術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211

8.3.4包裝與貯運216

8.4氯氣制備技術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228

9.1氦氣制備技術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232

9.1.4氦氣純化后的技術指標234

9.1.5包裝與貯運234

9.2氮氣制備技術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238

9.2.4氮氣純化后的技術指標240

9.2.5包裝與貯運241

9.3氬氣的制備技術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244

9.3.4氬氣純化后的技術指標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249

9.4.4氘氣純化后的技術指標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預聚體(prepolymer)253

10.2.2活性單體255

10.2.3光引發(fā)劑(Photoinitiator，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涂料配方設計265

10.3.2預聚物的合成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塑料光纖的應用280

11.2塑料光纖制造技術281

11.2.1塑料光纖的設計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290

11.3.1PMMA概述291

11.3.2PMMA的制備技術292

11.3.3PMMA材料的改性技術297

11.4PMMA的純化技術300

11.4.1甲基丙烯酸甲酯(MMA)的純化300

11.4.2MMA聚合反應引發(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305

12.1概述305

12.2光纖材料主要檢測技術306

12.2.1色譜分析技術306

12.2.2質(zhì)譜技術310

12.2.3紅外光譜分析技術320

12.2.4其他基礎檢測技術326

12.3光纖材料中微量金屬雜質(zhì)含量的檢測技術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

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以及相關檢測技術進行了系統(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知識、光纖分類及性能要求、光纖設計與制造工藝以及光纖制造對材料的技術要求；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；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。本書可作為技術資料用于指導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