光导纤维原理-光纤原理

1-3-2 光缆制作与连接

光缆的制作过程大略可分为四个步骤：纤维制造、蕊线制造、集中、外皮。制造纤维时，为要控制折射率，常加入磷、锗等氧化物在石英系纤维中，以化学气相沉积法做成预型体之后加热至摄氏2000度以上，软化后拉长再用抽丝法制造出芯蕊，抽丝速度，每分约十到数十公尺。。直径2～3公分、长数十公尺的预型体，可制成数十公里的直径约0.12mm光纤维。抽丝后的纤维用双层塑料薄膜被覆保护，在二层被覆之间加入聚树脂当缓冲层，一次被覆材料为环氧数脂、硅、氨基甲酸乙脂等，二次被覆则为尼龙、聚乙烯等，外皮用聚乙烯或PVC等材料。而塑料光纤系以高纯度树脂为纤蕊材，外皮再以特殊氟素树脂覆盖而成。

石英玻璃光纤的断续并不如电线那么容易，光纤之连接方式有二，一是活动式连接，即是可取下再装上的连接方式，二是永久性连接 (joint或 splice，如图　13-2-2-1）。无论是那一种连接方式，最好在两纤维之核心部份必须没有间隙，并且应沿轴心方向垂直连接，其尺寸精度要求甚高，当考虑将光纤切断时，亦应使用专用之光纤切线器及光纤剥皮器来工作。

图　13-2-2-1 永久性光纤连接

永久性连接大致可分为4种：
1.放电熔接法
利用高电压放电，使石英熔解接合。接合时两端的石英接点必须要正面对应耦合。
2.毛细管法
用一大小直径比光纤大的中空管包紧要接合的两条光纤，再加以黏合剂固定。中空管的直径大小刚好让光纤能套入，若太大则两光纤耦合不良。
3.Ｖ型槽法
利用Ｖ型的凹槽把两段光纤放入，再用黏合剂固定压合。
4.三杆法
先用三根杆子把两段光纤夹紧再加上透管套入，并在透管外加热使其紧缩固定。



图1-3-2-2 光纤连接器

连接器连接多应用在连接器或检光器等场合，如连接器连接两段光纤时，在必要的时候还可以拆开来校正或保养。使用连接器连结时，应注意将纤维中心固定在插头中央部位（如图1-3-2-2）以形成最佳的耦合状态。

光纤在二极管雷射光入射时，常有反射光点反射回到二极管雷射的共振腔中，造成雷射光输出的噪声，这种情况可利用光隔离接头 (optically isolated pigtail) 来改善，雷射二极管与光纤接头套装在光隔离接头即能工作。至于塑料光纤在融接或对光都比石英玻璃光纤来得容易，因此在光发射接收时，对光时间较短、困难度较低。另外，塑料光纤的核心口径比石英光纤大，因此光纤端的连接夹治具设计与制作较简单，相对的成本也较低。