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。
现代意义上的光纤通信源于20世纪60年代，华人高锟（C.K.Kao）博士和霍克哈姆发表了题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，指出利用光纤进行信息传输的可能性，提出“通过原材料提纯制造长距离通信使用的低损耗光纤”的技术途径，奠定了光纤通信的理论基础，简单地说，只要处理好石英玻璃纯度和成分等问题，就能够利用石英玻璃制作光导纤维，从而高效传输信息。这项成果最终促使光纤通信系统问世，而正是光纤通信系统构成了宽带移动通信和高速互联网等现代网络运行的基础，为当今我们信息社会的发展铺平了道路。高锟因此被誉为“光纤之父”。在光纤通信高科技领域，还有众多华人科学家做出了杰出的贡献，谢肇金发明了“长波长半导体激光器件”，金耀周最早提出了同步光网络（SONET）的概念，厉鼎毅是“光波分复用之父”等。
武汉邮电科学研究院是我国光纤通信研究的核心机构。1976年，武汉邮电科学研究院在国内第一次选用改进的化学气相沉积法（MCVD）进行试验，改制成功一台MCVD熔炼车床，在实验过程中克服了管路系统堵塞、石英棒中出现气泡、变形等一系列“拦路虎”，终于熔炼出沉积厚度为0.2~0.5 mm的石英管，并烧结成石英棒。1977年年初，研制出寿命仅为1 h的石英棒加热炉,拉制出中国第一根短波长（850 nm）阶跃型石英光纤（长度17 m，衰耗300 dB/km），取得了通信用光纤研制史上第一次技术突破。1981年，武汉光纤通信技术公司在国内首先研制成功一批铟镓砷磷长波长光电器件，开启了长波长通信时代。1982年12月31日，中国光纤通信第一个实用化系统——“82工程”按期全线开通，正式进入武汉市市话网试用，从而标志着中国开始进入光纤通信时代。
最近，由武汉邮电科学研究院余少华总工牵头承担的国家973项目“超高速超大容量超长距离光传输基础研究”在国内首次实现一根普通单模光纤中在C+L波段以375路、每路267.27 Gbit/s的超大容量超密集波分复用传输80 km，传输总容量达到100.23 Tbit/s，相当于12.01亿对人在一根光纤上同时通话。对于我们日常应用而言，相当于在80 km的空间距离上，仅用1 s的时间，就可传输4000部25 GB大小、分辨率1 080像素的蓝光超清电影。该项目实现了我国光传输实验在容量这一重要技术指标上的巨大飞跃，助力我国迈入传输容量实验突破100 Tbit/s的全球前列，为超高速超密集波分复用超长距离传输的实用化奠定了技术基础，将为国家下一代网络建设提供必要的核心技术储备，也将为国家宽带战略、促进信息消费提供有力支撑。
经过40多年的发展，武汉邮电科学研究院经国家批准为“光纤通信技术和网络国家重点实验室” “国家光纤通信技术工程研究中心 ” “国家光电子工艺中心（武汉分部）”“国家高新技术研究发展计划成果产业化基地” “亚太电信联盟培训中心”“商务部电信援外培训基地”“工业和信息化部光通信产品质量监督检验中心”和创新型企业等，已形成覆盖光纤通信技术、数据通信技术、无线通信技术与智能化应用技术四大产业的发展格局，是目前全球唯一集光电器件、光纤光缆、光通信系统和网络于一体的通信高技术企业。
2013年第68届联合国大会期间，中国政府推动并支持通过决议将2015年确定为“光和光基技术国际年”。其重要原因是，今年是诺贝尔奖获得者、号称“光纤之父”的科学家高琨先生发明光纤50周年。为了进一步普及推广光纤通信技术的最新成果，武汉邮电科学研究院和北京邮电大学组织资深的工程师和培训师，编写了“十二五”国家重点图书出版规划项目：光通信技术丛书，该丛书包括《光纤宽带接入技术》《光纤配线产品技术要求与测试方法》《分组传送网原理与技术》《光网络维护与管理》《OTN原理与技术》《光纤材料》《光有源器件》等，力图涵盖光纤通信技术的各个层面。
编 委 会
主审毛谦
主任陶智勇曾军
委员魏忠诚胡强高胡毅
杨靖原建森魏明
目录
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(Photoinitiator，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
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