《光纤光缆制造技术与材料制造》
教学大纲
1 课程的基本描述
课程名称： 光纤光缆制造与材料制造 （英文名称）Manufacture and test for the
Optics Fiber and Cable
课程性质： 专业方向课 适用专业： 无机非金属材料工程专业
高分子材料工程专业
教材选用： 光纤光缆与制造技术
总 学 时： 60 理论学时：
课程设计：
开课学期： 48 有 第7学期 实验学时： 12 学??? 分： 3
前导课程： 电磁场理论、激光物理、半导体物理、固体物理、物理化学 后续课程： 光纤通信技术
2 教学定位
2.1 能力培养目标
通过本课程的学习，首先培养学生对光纤光缆设计理论与制造技术、性能测试内容的认知和理解、逻辑思维能力，一方面使学生学会分析研究光纤光缆的基础理论及制造方法，便于选择适当的设计、制造方法，从事光纤光缆的设计与制造，初步掌握光纤结构设计和光缆结构设计的技巧。另一方面，学习本课程的过程也是进行复杂工程设计的训练过程，通过本课程的学习，使无机非金属材料专业的学生对光纤光缆的制备工艺、测试技术有一个系统的学习，使学生通过该课程的学习，初步具备光纤光缆工程技术人员所必备的理论基础知识与实践能力，并通过进一步的学习，对毕业后分配到相关领域工作的学生，奠定坚实的光纤光缆的理论基础与初步的实践能力。
2.2 课程的主要特点
本课程是无机非金属材料专业光电信息材料方向本科生的专业方向课程，课程内容侧重于光纤光缆基础知识的讲授，涉及理论性、设计性与实践性等内容，主要研究光纤光缆的基本理论知识，侧重光纤光缆的基础结构，种类，性能参数，设计原则及制造工艺和设备、测试技术与设备的相关知识和技术的教学。由于教学对象是无机非金属材料专业的学生，教学上尽可能结合无机非金属材料专业的特点。同时光纤光缆的生产、制造、测试等技术是当前国内外电线电缆行业发展非常迅速的一门技术，因而本课程的设置利于学生专业知识的拓宽，增加择业机会。
2.3 教学定位
通过本课程的学习，使学生达到知识和技能两方面的目标：
1．知识方面：学生通过本门课程的学习，对光纤光缆的基本概念，性能参数，结构及设计，制备材料及整个制备工艺过程及设备、性能测试的理论框架有一个系统的了解，为深入学习打下理论基础。主要内容包括六个部分：
①光纤光缆导光基本原理，主要的性能参数及发展水平和应用；
②光纤的结构，分类，性能参数及设计；
③光缆的结构与分类, 主要性能参数及结构设计；
④光纤光缆生产工艺，成缆工艺及设备；
⑤光纤光缆原料生产；
⑥光纤光缆性能测试与设备。
2．技能方面：系统地学习和掌握不同结构光纤光缆的设计原则、方法及其设计思想，从中体会并掌握光纤光缆结构选择和设计的思维方式及技巧，掌握光纤光缆的制造、测试技术，从而使学生分析问题和解决问题的能力在实践中得到提高。
3 知识点与学时分配
3.1光纤光缆基本结构
光纤光缆基本结构及产品型谱的编制，（了解，核心）
光纤光缆主要制备材料，（了解，核心）
发展历史与技术水平，（了解，核心）
主要的应用领域。（了解，核心）
共2学时
3.2光纤导光原理
掌握多模光纤几何射线光学导光原理，（理解，核心）
理解光纤导光原理的麦克斯韦电磁理论及麦克斯韦方程。（了理，推荐）
掌握数值孔径NA 、相速度、群速度、有效折射率等基本概念（理解，核心）。
共４学时
3.3光纤的种类及特性，性能参数及结构设计
掌握光纤的分类方法与原则，各种光纤的结构及特性, 并理解掌握光纤几何参数(a,b,c,w,h,p,d)，光学参数（N ，W ，λ，V ，A,n ），传输参数（D ，α，B ，τ），机械参数（筛选张力，寿命）及物化性能和温度性能与环境性能的基本概念与名词及原理。（理解，核心）
掌握光纤折射率分布与结构设计原则。（运用，核心）
掌握影响光纤衰减和色散产生的原因和解决措施等内容。（理解，核心）
掌握单模光纤的工作窗口，偏振模色散等术语的定义与物理含义。（理解，核心）。
共12学时
3.4光缆的种类、结构，性能参数与结构设计
了解并掌握光缆的分类方法与原则，各种光缆的结构及特性与应用, 并理解掌握光缆几何参数
（a,b,c,w,h,p,d ），传输参数（D ，α，B ，τ），电气性能，机械性能(十三项) ，温度性能与环境性能的基本概念与名词及影响因素。（理解，核心）
了解并掌握各种光缆的结构设计原则及方法，包括：层绞式，中心套管式，骨架式，ADSS 光缆，OPGW 光缆等。（运用，核心）
共12学时
3.5光纤光缆制备工艺
掌握各种光纤的制备工艺过程：原料的提纯，汽相法制备sio2光纤预制棒工艺方法，光纤拉丝与一次涂覆工艺，光纤张力筛选与着色工艺，二次涂覆工艺。（运用，核心）
掌握光缆的制备工艺过程：成缆工艺和外护套挤制工艺。（运用，核心）
掌握相应的制备设备的工作原理与结构：精馏—吸附设备，MCVD 法设备，拉丝机，涂覆器，张力筛选机，着色机，二次涂覆生产线等。（运用，核心）
各种光缆成缆生产线及护套挤制生产线等。（运用，核心）
共８学时
3.6光纤光缆用原料与制备
了解并掌握光纤光缆各种原料的组成成分与性能，主要原料的制备方法，包括：光纤防水油膏；加强件材料，护套材料，填充材料等。（运用，核心）
共6学时
3.7光纤光缆测试技术与设备
掌握光纤光缆各种性能对应的各种测试方法：几何参数测试方法－近场图像法和折射近场法，传输参数测试量－光时域反射仪法和色散仪，环境参数－光纤温度循环试验和温度时延漂移实验，光纤张力筛选实验，光学参数－截止波长测试方法、数值孔径的测量等。（理解，核心）
共４学时
3. ８ 其它学时
机动(学时：０学时)
实验(学时：6学时)
4 讲授提示及方法
4.1基本概念
重点：光学参数：N ，W ，λ，V ，A,n 。几何参数：a,b,c,w,h,p,d 。传输参数：D ，α，B ，τ。机械参数：筛选张力，疲劳参数与寿命。及物化性能和温度性能与环境性能的基本概念与名词。
难点：传输参数：D ，α，B ，τ。
讲授提示与方法：强调光纤衰减与色散产生机理。
4.2光纤结构
重点：结构的基本构成，基本结构与实际结构（包括几何形态和折射率分布状态），各种型号光纤对应的传输参数。G651、G652、G653、G654、G655、G656、G65X 光纤的结构设计原则及方法。 难点：光纤结构设计方法。
讲授提示与方法：强调光纤结构的实际应用意义，以设计实例启发学生理解光纤结构设计的要求与重要性。
4.3光缆结构
重点：光缆结构设计，涉及层绞式，中心套管式，骨架式，ADSS 光缆，OPGW 光缆等。 难点：结构设计方法。
讲授提示与方法：强调通用型光缆与特种光缆的结构设计特点。
4.4制造工艺技术
重点：光纤制备工艺过程：原料的提纯，汽相法制备sio2光纤预制棒工艺方法，光纤拉丝与一次涂覆工艺，光纤张力筛选与着色工艺，二次涂覆工艺。
光缆制备工艺过程：成缆工艺和外护套挤制工艺。
难点：汽相法制备sio2光纤预制棒工艺。
讲授提示与方法：强调光纤预制棒制造二步法的经济性与技术的可行性。
4.5性能测试技术
重点：传输参数、光学参数、几何参数、温度特性、环境特性等。
难点：温度特性测试过程中升温速率的控制与恒温时间的要求。
讲授提示与方法：通过简单实验方法的讲授，说明如何测试和实现光纤光缆性能质量的控制，强调在实际测试过程时，采用不同的测试方法的不同意义。
4.6材料及制造
重点：光纤光缆各种原料的组成成分与性能，主要原料的制备方法，包括：光纤防水油膏；加强件材料，护套材料，填充材料等。
难点：光纤防水油膏对光纤传输性能的影响。
讲授提示与方法：强调不同材料在不同结构光纤光缆中的应用效果，区分最好、平均和最差情况下材料应用的特性要求。在不同环境对材料的要求不同，如何选择合适的材料。
5 习题与实验设计
5.1 习题设计
由于本课程主要讲授光纤光缆的结构设计和计算、制造技术、测试技术及原料，因此本课程的习题主要以这些内容为主。通过学习各知识单元的典型内容，本着循序渐进的原则，由浅入深，由单一到综合，使学生能够逐步灵活运用所学的各种方法和技巧，分析和解决实际问题。
1、通过光纤光缆结构和设计的学习，能够灵活运用设计方法进行简单的结构设计。如：多包层光纤结构设计问题。
1. 通过经典的光缆结构设计方法的学习，了解它们应用的环境和条件要求，模拟不同的实际情况设计不同结构的光缆。
2. 对所学设计、制造、测试理论分析和比较，说明解决同一问题可以用哪些不同方法实现。
通过学生完成作业的情况，了解学生的知识理解和掌握情况，以及学生的结构设计的思维方式，针对存在的问题作进一步的讲解和启发，使学生对所学知识能够达到融会贯通。
5.2 实验设计
实验共1２学时。
实验一、光纤端面处理及连接训练及光纤余长测试
实验二、光缆拉伸、压扁特性测试(G652D光纤极限断裂强度测试)
实验三、光纤温度循环特性测试(G652D光纤衰减性能测试及光时域反射仪操作) ）
《光纤光缆制造技术与材料制造》
教学大纲
1 课程的基本描述
课程名称： 光纤光缆制造与材料制造 （英文名称）Manufacture and test for the
Optics Fiber and Cable
课程性质： 专业方向课 适用专业： 无机非金属材料工程专业
高分子材料工程专业
教材选用： 光纤光缆与制造技术
总 学 时： 60 理论学时：
课程设计：
开课学期： 48 有 第7学期 实验学时： 12 学??? 分： 3
前导课程： 电磁场理论、激光物理、半导体物理、固体物理、物理化学 后续课程： 光纤通信技术
2 教学定位
2.1 能力培养目标
通过本课程的学习，首先培养学生对光纤光缆设计理论与制造技术、性能测试内容的认知和理解、逻辑思维能力，一方面使学生学会分析研究光纤光缆的基础理论及制造方法，便于选择适当的设计、制造方法，从事光纤光缆的设计与制造，初步掌握光纤结构设计和光缆结构设计的技巧。另一方面，学习本课程的过程也是进行复杂工程设计的训练过程，通过本课程的学习，使无机非金属材料专业的学生对光纤光缆的制备工艺、测试技术有一个系统的学习，使学生通过该课程的学习，初步具备光纤光缆工程技术人员所必备的理论基础知识与实践能力，并通过进一步的学习，对毕业后分配到相关领域工作的学生，奠定坚实的光纤光缆的理论基础与初步的实践能力。
2.2 课程的主要特点
本课程是无机非金属材料专业光电信息材料方向本科生的专业方向课程，课程内容侧重于光纤光缆基础知识的讲授，涉及理论性、设计性与实践性等内容，主要研究光纤光缆的基本理论知识，侧重光纤光缆的基础结构，种类，性能参数，设计原则及制造工艺和设备、测试技术与设备的相关知识和技术的教学。由于教学对象是无机非金属材料专业的学生，教学上尽可能结合无机非金属材料专业的特点。同时光纤光缆的生产、制造、测试等技术是当前国内外电线电缆行业发展非常迅速的一门技术，因而本课程的设置利于学生专业知识的拓宽，增加择业机会。
2.3 教学定位
通过本课程的学习，使学生达到知识和技能两方面的目标：
1．知识方面：学生通过本门课程的学习，对光纤光缆的基本概念，性能参数，结构及设计，制备材料及整个制备工艺过程及设备、性能测试的理论框架有一个系统的了解，为深入学习打下理论基础。主要内容包括六个部分：
①光纤光缆导光基本原理，主要的性能参数及发展水平和应用；
②光纤的结构，分类，性能参数及设计；
③光缆的结构与分类, 主要性能参数及结构设计；
④光纤光缆生产工艺，成缆工艺及设备；
⑤光纤光缆原料生产；
⑥光纤光缆性能测试与设备。
2．技能方面：系统地学习和掌握不同结构光纤光缆的设计原则、方法及其设计思想，从中体会并掌握光纤光缆结构选择和设计的思维方式及技巧，掌握光纤光缆的制造、测试技术，从而使学生分析问题和解决问题的能力在实践中得到提高。
3 知识点与学时分配
3.1光纤光缆基本结构
光纤光缆基本结构及产品型谱的编制，（了解，核心）
光纤光缆主要制备材料，（了解，核心）
发展历史与技术水平，（了解，核心）
主要的应用领域。（了解，核心）
共2学时
3.2光纤导光原理
掌握多模光纤几何射线光学导光原理，（理解，核心）
理解光纤导光原理的麦克斯韦电磁理论及麦克斯韦方程。（了理，推荐）
掌握数值孔径NA 、相速度、群速度、有效折射率等基本概念（理解，核心）。
共４学时
3.3光纤的种类及特性，性能参数及结构设计
掌握光纤的分类方法与原则，各种光纤的结构及特性, 并理解掌握光纤几何参数(a,b,c,w,h,p,d)，光学参数（N ，W ，λ，V ，A,n ），传输参数（D ，α，B ，τ），机械参数（筛选张力，寿命）及物化性能和温度性能与环境性能的基本概念与名词及原理。（理解，核心）
掌握光纤折射率分布与结构设计原则。（运用，核心）
掌握影响光纤衰减和色散产生的原因和解决措施等内容。（理解，核心）
掌握单模光纤的工作窗口，偏振模色散等术语的定义与物理含义。（理解，核心）。
共12学时
3.4光缆的种类、结构，性能参数与结构设计
了解并掌握光缆的分类方法与原则，各种光缆的结构及特性与应用, 并理解掌握光缆几何参数
（a,b,c,w,h,p,d ），传输参数（D ，α，B ，τ），电气性能，机械性能(十三项) ，温度性能与环境性能的基本概念与名词及影响因素。（理解，核心）
了解并掌握各种光缆的结构设计原则及方法，包括：层绞式，中心套管式，骨架式，ADSS 光缆，OPGW 光缆等。（运用，核心）
共12学时
3.5光纤光缆制备工艺
掌握各种光纤的制备工艺过程：原料的提纯，汽相法制备sio2光纤预制棒工艺方法，光纤拉丝与一次涂覆工艺，光纤张力筛选与着色工艺，二次涂覆工艺。（运用，核心）
掌握光缆的制备工艺过程：成缆工艺和外护套挤制工艺。（运用，核心）
掌握相应的制备设备的工作原理与结构：精馏—吸附设备，MCVD 法设备，拉丝机，涂覆器，张力筛选机，着色机，二次涂覆生产线等。（运用，核心）
各种光缆成缆生产线及护套挤制生产线等。（运用，核心）
共８学时
3.6光纤光缆用原料与制备
了解并掌握光纤光缆各种原料的组成成分与性能，主要原料的制备方法，包括：光纤防水油膏；加强件材料，护套材料，填充材料等。（运用，核心）
共6学时
3.7光纤光缆测试技术与设备
掌握光纤光缆各种性能对应的各种测试方法：几何参数测试方法－近场图像法和折射近场法，传输参数测试量－光时域反射仪法和色散仪，环境参数－光纤温度循环试验和温度时延漂移实验，光纤张力筛选实验，光学参数－截止波长测试方法、数值孔径的测量等。（理解，核心）
共４学时
3. ８ 其它学时
机动(学时：０学时)
实验(学时：6学时)
4 讲授提示及方法
4.1基本概念
重点：光学参数：N ，W ，λ，V ，A,n 。几何参数：a,b,c,w,h,p,d 。传输参数：D ，α，B ，τ。机械参数：筛选张力，疲劳参数与寿命。及物化性能和温度性能与环境性能的基本概念与名词。
难点：传输参数：D ，α，B ，τ。
讲授提示与方法：强调光纤衰减与色散产生机理。
4.2光纤结构
重点：结构的基本构成，基本结构与实际结构（包括几何形态和折射率分布状态），各种型号光纤对应的传输参数。G651、G652、G653、G654、G655、G656、G65X 光纤的结构设计原则及方法。 难点：光纤结构设计方法。
讲授提示与方法：强调光纤结构的实际应用意义，以设计实例启发学生理解光纤结构设计的要求与重要性。
4.3光缆结构
重点：光缆结构设计，涉及层绞式，中心套管式，骨架式，ADSS 光缆，OPGW 光缆等。 难点：结构设计方法。
讲授提示与方法：强调通用型光缆与特种光缆的结构设计特点。
4.4制造工艺技术
重点：光纤制备工艺过程：原料的提纯，汽相法制备sio2光纤预制棒工艺方法，光纤拉丝与一次涂覆工艺，光纤张力筛选与着色工艺，二次涂覆工艺。
光缆制备工艺过程：成缆工艺和外护套挤制工艺。
难点：汽相法制备sio2光纤预制棒工艺。
讲授提示与方法：强调光纤预制棒制造二步法的经济性与技术的可行性。
4.5性能测试技术
重点：传输参数、光学参数、几何参数、温度特性、环境特性等。
难点：温度特性测试过程中升温速率的控制与恒温时间的要求。
讲授提示与方法：通过简单实验方法的讲授，说明如何测试和实现光纤光缆性能质量的控制，强调在实际测试过程时，采用不同的测试方法的不同意义。
4.6材料及制造
重点：光纤光缆各种原料的组成成分与性能，主要原料的制备方法，包括：光纤防水油膏；加强件材料，护套材料，填充材料等。
难点：光纤防水油膏对光纤传输性能的影响。
讲授提示与方法：强调不同材料在不同结构光纤光缆中的应用效果，区分最好、平均和最差情况下材料应用的特性要求。在不同环境对材料的要求不同，如何选择合适的材料。
5 习题与实验设计
5.1 习题设计
由于本课程主要讲授光纤光缆的结构设计和计算、制造技术、测试技术及原料，因此本课程的习题主要以这些内容为主。通过学习各知识单元的典型内容，本着循序渐进的原则，由浅入深，由单一到综合，使学生能够逐步灵活运用所学的各种方法和技巧，分析和解决实际问题。
1、通过光纤光缆结构和设计的学习，能够灵活运用设计方法进行简单的结构设计。如：多包层光纤结构设计问题。
1. 通过经典的光缆结构设计方法的学习，了解它们应用的环境和条件要求，模拟不同的实际情况设计不同结构的光缆。
2. 对所学设计、制造、测试理论分析和比较，说明解决同一问题可以用哪些不同方法实现。
通过学生完成作业的情况，了解学生的知识理解和掌握情况，以及学生的结构设计的思维方式，针对存在的问题作进一步的讲解和启发，使学生对所学知识能够达到融会贯通。
5.2 实验设计
实验共1２学时。
实验一、光纤端面处理及连接训练及光纤余长测试
实验二、光缆拉伸、压扁特性测试(G652D光纤极限断裂强度测试)
实验三、光纤温度循环特性测试(G652D光纤衰减性能测试及光时域反射仪操作) ）