決定光纖特性的拉絲張力

　　λc=2πα(n12-n22)1/2 / 2.405 (3)

　　其中，α為纖芯半徑，n1為芯層折射率，n2為包層折射率。由公式可以看出，λc由α、n1 和n2 決定，通常α和n2 在拉絲中是不會(huì)變化的。然后當(dāng)加熱爐的工作溫度變化時(shí)，光纖纖芯的折射率n1也會(huì)隨之改變。在拉絲生產(chǎn)中，通常根據(jù)拉絲張力來(lái)確定加熱爐工作溫度，從而改變纖芯折射率n1 的分布，使 n12-n22 在一定范圍內(nèi)變化，進(jìn)而改變光纖截止波長(zhǎng)和模場(chǎng)直徑。

　　為增大拉絲張力，加熱爐功率減小，爐內(nèi)溫度降低，同時(shí)拉絲過(guò)程中，光棒芯層中的GeO2存在以下熱分解平衡：

　　GeO2=GeO+1/2O2 (4)

　　當(dāng)溫度降低時(shí)，以上化學(xué)反應(yīng)向左移動(dòng)，造成GeO2的濃度增加，由于GeO2的折射率大于GeO的折射率，所以芯層折射率n1增大，由截止波長(zhǎng)計(jì)算公式(3)可知芯層折射率n1增大，截止波長(zhǎng)增大。同理，當(dāng)拉絲張力減小時(shí)，加熱爐內(nèi)溫度升高，以上分解反應(yīng)向右移動(dòng)，使GeO2的濃度減小，芯層折射率n1減小，故截止波長(zhǎng)減小。

　　通過(guò)以上分析可知，在拉絲過(guò)程中張力增大，必須使加熱爐內(nèi)溫度降低，從而使得光棒芯層中存在的熱分解化學(xué)反應(yīng)向左移動(dòng)，造成GeO2的濃度增大，由于的GeO2折射率大于GeO的折射率，所以芯層折射率n1增大，同時(shí)由于包層折射率n2在拉絲中是不變量，所以芯層、包層折射率差Δn=n1-n2增大，因此折射至包層匯總的光能量減少，集中在纖芯中的光能量增強(qiáng)，纖芯中心所對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)最大值增大，即光斑的大小—模場(chǎng)直徑減小。反之，升高拉絲爐溫使得拉絲張力減小，上面的反應(yīng)式向右方向移動(dòng)，芯層折射率就會(huì)變小，相對(duì)折射率差也變小，折射到包層中的光能量會(huì)增加，這樣模場(chǎng)直徑就會(huì)變大。