Лекции по Физико-технологическим основам волоконно-оптической техники   

5. Телекоммуникационные ОВ

5.1.2. ОВ типа "кварц-полимер"

         В этих ОВ сердцевина сформирование чистым кварцевым стеклом типа КУ, КВ, КИ или КУВИ (см. гл. 2) в зависимости от спектрального диапазона работы волокна, а светоотражающая оболочка –полимером, имеющим ПП меньше ПП кварцевого стекла. Обычно в качестве такого полимера используют СИЭЛ – 305, имеющий n ≈ 1,40 и плотность ~ 1,1 г/см3. Получают такие ОВ путем вытяжки кварцевого штабика с одновременным нанесением покрытия на вышеописанной вытяжной установке (рис. 4.1). ОВ типа "кварц-полимер" используются, главным образом, для передачи большой мощности световой энергии или в локальных вычислительных сетях небольшой протяженности. Эти ОВ находят также широкое применение в медицине, поскольку являются значительно более дешевыми, чем ОВ типа "кварц-кварц". Диаметр кварцевой сердцевины обычно составляет 200…1000 мкм и зависит от энергии, которую надо передавать по ОВ (например, при диаметре сердцевины 600 мкм по ОВ передают мощность до 100 Вт). При этом следует иметь в виду, что с увеличением диаметра сердцевины растет допустимый радиус изгиба волокна и его "жесткость". СИЭЛ является термоотверждаемым покрытием. Температура в печи обычно составляет 350…3900С и определяется длиной печи и скоростью вытяжки волокна с тем, чтобы за время пребывания в печи это покрытие успело бы полимеризоваться. СИЭЛ является мягким покрытием и его можно использовать в качестве первичного (тем более, что имеются модификации с ПП, равным 1,52, т.е. большим, чем ПП кварцевого стекла), однако скорость его полимеризации значительно уступает уретанакрилатным композициям (см. гл. 4). В качестве вторичного покрытия применяют полиамид (например, нейлон) или фторопласт (например,"Тефзель"). Значительная разность ПП кварцевого стекла и СИЭЛ позволяет получать ОВ с числовой апертурой до ~ 0,4 для коротких образцов (£10 м) и до 0,25 для более длинных образцов (£ 100 м). 

Рис. 5.6. Спектральная зависимость потерь в ОВ типа «кварц-полимер»: 1- потери в кварцевом стекле, 2- потери в волокне, 3- потери в полимерном материале СИЭЛ.

Недостатком ОВ типа "кварц-полимер" являются значительно большие потери по сравнению с ОВ типа "кварц-кварц". На рис. 5.6. приведены спектральные зависимости потерь в кварцевом стекле, в полимере СИЭЛ и в ОВ типа "кварц-полимер". Эти зависимости показывают, что высокие потери в данных ОВ обусловлены потерями светоотражающего покрытия СИЭЛ, куда свет частично проникает. Но поскольку рабочая длина образцов редко превышает сотни метров, то этот недостаток не является критическим. Минимальные потери составляют обычно ~ 10 дБ/км в районе 0,8 мкм

Второй недостаток ОВ типа «кварц-полимер» связан с температурной зависимостью оптических параметров ОВ. На рис 5.7 (а) приведена зависимость ПП СИЭЛ от температуры. Видно, что до – 600С ПП линейно возрастает с температурой. При температуре ниже – 600С происходит резкое увеличение ПП, которое связано с кристаллизацией полимера. При обратном нагреве ход зависимости ПП от температуры будет несколько отличаться, что связано с гистерезисом. ПП резко уменьшается при нагреве выше – 400С, а при температуре выше – 350С ход прямой повторяется. На рис. 5.7 (б) показано изменение потерь в ОВ типа "кварц-полимер" в зависимости от температуры при использовании СИЭЛ в качестве светоотражающей оболочки. С понижением температуры оптические потери плавно возрастают, т.к. Dn уменьшается, а при температуре – 600С они начинают резко возрастать из-за значительного уменьшения разности ПП кварцевой сердцевины и полимерной оболочки.

Рис. 5.7. Температурные зависимости показателя преломления СИЭЛ (а) и оптических потерь (б) в ОВ типа «кварц-полимер»



*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.