Wie werden Patchkabel für optische Fasern hergestellt?

Seit das Internet das Leben der Menschen verändert, versuchen Ingenieure ständig, einen Weg zu finden, ihren Kunden die bestmögliche Leistung zu bieten. Darüber hinaus haben sie sich darauf konzentriert, ihren Unternehmen den bestmöglichen Service zu bieten. Eine der wichtigsten und wichtigsten Entwicklungen im Internetzeitalter war die optische Netzwerktechnologie. Diese Technologie stellte für jeden Internetnutzer einen großen Fortschritt dar und ist die wichtigste Grundlage für die heutigen Unternehmen und Internetnutzer mit hohen Leistungsanforderungen.

 

Diese Technologie basiert auf der Glasfaser, die den Hauptbestandteil optischer Netzwerke darstellt. Die optische Faser ist als ein einzelner, haarfeiner Faden definiert, der aus geschmolzenem Quarzglas gezogen wird. Diese optischen Fasern haben die Kupferdrähte ersetzt, um eine Übertragung mit hoher Leistung und hoher Kapazität zu ermöglichen. Sie sind optimiert und rein, so dass Licht, das von optischen Geräten wie Transceivern übertragen wird, durch sie hindurchtreten und den Netzwerkverkehr über eine Netzwerkarchitektur transportieren kann. Die Transceiver sind diejenigen, die dieses Licht in elektrische Eingaben umwandeln und umgekehrt, sodass verschiedene Switches, Router, Firewalls usw. den Datenverkehr verstehen können.

 

Der Hauptbestandteil der optischen Fasern ist eine Chemikalie namens Siliziumdioxid (SiO 2). Darüber hinaus kommen weitere chemische Verbindungen wie Germaniumtetrachlorid (GeCl 4) und Phosphoroxychlorid (POC1 3) vor, die jedoch hauptsächlich zur Herstellung der äußeren Schicht der Faser, auch Cladding genannt, verwendet werden. In den Anfängen dieser Technologie versuchten Forscher, die Reinheit des verwendeten Glases mit der Dämpfung des Signals in Verbindung zu bringen. Da dies in den letzten Jahren nachgewiesen wurde, liegt das Hauptaugenmerk heute auf der Entwicklung optischer Fasern aus Quarzglas mit möglichst hoher Qualität Reinheit. Einer der wichtigsten Bestandteile der Glaszusammensetzung ist der Fluoridgehalt. Es wurde bestätigt, dass Glas mit hohem Fluoridgehalt aufgrund seiner Reinheit entlang der gesamten Faser die Gesamtleistung verbessert. Dies macht es für den Einsatz in Multimode-Lösungen geeignet, da Multimode-Fasern Hunderte diskreter Lichtwellensignale gleichzeitig übertragen.

 

In optischen Netzwerkarchitekturen bewegt sich Licht über viele einzelne optische Fasern, die zur Unterstützung um einen hochfesten Kunststoffträger miteinander verbunden sind. Dies wird auch als Kern des Kabels bezeichnet. Zusätzlich wird der Kern mit einigen Schutzschichten überzogen, um ihn vor äußeren Einflüssen zu schützen. Die Schutzschichten bestehen hauptsächlich aus Aluminium, Kevlar und Polyethylen, dem Hauptbestandteil der Verkleidung. Die Verkleidung spielt eine sehr wichtige Rolle im Netzwerk. Dies liegt hauptsächlich daran, dass das Licht ständig von ihm reflektiert wird, während es durch die optische Faser wandert. Die durch das Aufprallen verlorene Energiemenge wird als Dämpfung bezeichnet. Die Dämpfung wird als Verlust (in Dezibel, einer Energieeinheit) pro Faserentfernung gemessen. Eine hochwertige Glasfaser sollte nicht mehr als 0,3 Dezibel pro Kilometer verlieren. Diese Dämpfung führt dazu, dass das Licht mit der Zeit an Leistung verliert, weshalb das Signal mit Hilfe von Laser-Repeatern wiederholt und verstärkt werden muss. In heutigen Hochleistungsnetzen werden diese Laser-Repeater im Durchschnitt alle 30 Kilometer eingesetzt. Die gute Nachricht ist jedoch, dass jüngste Studien gezeigt haben, dass das neu entwickelte ultrareine Glas letztendlich die optische Faser liefern wird, um die 100-Kilometer-Marke zu erreichen, ohne dass ein Laser-Repeater erforderlich ist.

 

Wie bei jedem elektronischen Gerät, das man heute findet, ist der Herstellungsprozess einer der interessantesten Teile des Gesamtbildes. Bei der Herstellung optischer Fasern gibt es zwei Methoden, und jede dieser Methoden hat ihren eigenen Zweck. Um eine Multimode-Faser herzustellen, durch die mehrere Lichtwellen hindurchgehen und von der Ummantelung reflektiert werden, wodurch sich die Reichweite verringert, wird die sogenannte Tiegelmethode verwendet. Dies ist die einfachere und einfachere Methode von beiden, da einfach gesagt das Quarzglas geschmolzen und geformt wird, um eine dickere optische Faser herzustellen.

 

Die zweite Methode wird als Aufdampfverfahren bezeichnet. Forscher entwickelten drei verschiedene Aufdampftechniken:

 

Äußere Dampfphasenabscheidung

Axiale Dampfphasenabscheidung

Modifizierte chemische Gasphasenabscheidung (MCVD)

Die derzeit am häufigsten verwendete Technik ist die MCVD-Technik. Bei dieser Technik wird ein massiver Kernzylinder hergestellt und darauf ein Mantelmaterial aufgebracht. Nach diesem Prozess wird der Kern erhitzt und zu einer dünneren Singlemode-Faser für die Kommunikation über große Entfernungen geformt. Der unten gezeigte Schritt-für-Schritt-Prozess ist weitaus interessanter:

 

Durch die Ablagerung von Schichten aus speziell formuliertem Siliziumdioxid auf der Innenfläche eines hohlen Substratstabs entsteht eine zylindrische Form. Die Abscheidung erfolgt durch Aufbringen von reinem Sauerstoff in Gasform auf den Stab. Zusammen mit dem verdampften Gas werden einige wichtige Chemikalien hinzugefügt, darunter Siliziumtetrachlorid (SiCl 4), Germaniumtetrachlorid (GeCl 4) und Phosphoroxychlorid (POC1 3). Mit Hilfe von darunter liegenden Flammen wird die Oberfläche des Stabs konstant heiß gehalten und wenn der Sauerstoff mit dem Stab in Kontakt kommt, bildet sich im Stab selbst hochreines Siliziumdioxid. Dieses hochreine Siliziumdioxid ist die Basis des Glasfaserkerns.

 

Der zweite Prozess dieser Technik beginnt mit der Messung der Dicke des gebildeten Siliziumdioxids im Inneren des Stabes. Wenn die erwartete Dicke erreicht ist, wird der Stab mehreren Erhitzungsvorgängen unterzogen, um überschüssige Blasen und darin eingeschlossene Feuchtigkeit zu entfernen. Nach diesem zweiten Schritt hat das gebildete Siliziumdioxid normalerweise einen Durchmesser von 10 bis 25 mm.

Die feste Form des Siliziumdioxids wird dann in ein automatisches Faserziehsystem übertragen. Dieses System kann bis zu zwei Stockwerke hoch sein und ist in der Lage, Endlosfasern von bis zu 300 km Länge zu produzieren.

 

Im oben genannten System durchläuft die Faser zunächst einen Ofen, in dem sie auf bis zu 2000 Grad Celsius erhitzt wird. Während die Faser durch das System gezogen wird, bildet das Material im ursprünglichen Substratstab die äußere Schicht, die als Mantel bezeichnet wird.

 

Während die Faser gezogen und herausgezogen wird, überwachen spezielle Sensoren ihren Durchmesser und gleichzeitig trägt ein separates Gerät eine Schutzschicht auf. Der Prozess endet, wenn die Glasfaser die gewünschte Dicke erreicht hat, und wird anschließend der Qualitätskontrolle zugeführt.

 

 

Man kann mit Sicherheit sagen, dass dieser Prozess die Grundlage für die Herstellung hochreiner optischer Fasern ist. Heute versuchen Forscher, eine andere Lösung zu finden, die eine noch geringere Dämpfung bietet. Sie konzentrieren ihre Hoffnung auf experimentelle Fasern, die einen hohen Gehalt an Zirkoniumfluorid (ZrF 4) aufweisen. Diese Fasern wurden getestet und ihre Dämpfungsergebnisse sind erstaunlich und führen zu einem Leistungsverlust von nur 0,005 bis 0,008 Dezibel pro Kilometer. Wenn diese Fasern in die Produktion gehen und den Netzwerkmarkt erreichen, werden sie ein riesiges Fenster in die Zukunft bieten, und ehrlich gesagt können wir es kaum erwarten, dass das passiert!