.webp)
Теперь, когда мы знаем, как работают волоконно-оптические системы и почему они полезны, — как их производят? Оптические волокна изготавливаются из чрезвычайно чистого оптического стекла. Мы представляем себе оконное стекло прозрачным, но чем толще стекло, тем менее прозрачным оно становится из-за примесей в нем. Однако в оптическом волокне содержится гораздо меньше примесей, чем в оконном стекле. Одна компания описывает качество стекла следующим образом: «Если бы вы находились на поверхности океана, состоящего из километров цельного оптического волокна, вы бы могли четко видеть дно».
Изготовление оптических волокон включает в себя следующие этапы:
Изготовление заготовки стеклянного цилиндра
Вытягивание волокон из заготовки
Проверка волокон
Изготовление заготовки
Стекло для заготовки изготавливается методом модифицированного химического осаждения из газовой фазы (MCVD).
В процессе MCVD кислород пропускается через растворы хлорида кремния (SiCl4), хлорида германия (GeCl4) и/или других химических веществ. Точный состав смеси определяет различные физические и оптические свойства (показатель преломления, коэффициент теплового расширения, температура плавления и т. д.). Затем пары газа подаются внутрь трубки из синтетического кремнезема или кварца (оболочки) на специальном токарном станке. Во время вращения станка горелка перемещается вверх и вниз по внешней поверхности трубки. Сильный нагрев от горелки вызывает два процесса:
Кремний и германий реагируют с кислородом, образуя диоксид кремния (SiO2) и диоксид германия (GeO2).
Диоксид кремния и диоксид германия осаждаются на внутренней поверхности трубки и сплавляются, образуя стекло.
Токарный станок непрерывно вращается, обеспечивая равномерное покрытие и однородность заготовки. Чистота стекла поддерживается за счет использования коррозионностойкого пластика в системе подачи газа (клапанные блоки, трубы, уплотнения) и точного контроля потока и состава смеси. Процесс изготовления заготовки высоко автоматизирован и занимает несколько часов. После охлаждения заготовки проводится контроль качества.
Вытягивание волокон из заготовки
После проверки заготовки ее загружают в башню для вытягивания волокна.
Заготовку опускают в графитовую печь (температура от 3452 до 3992 градусов по Фаренгейту или от 1900 до 2200 градусов по Цельсию), и наконечник плавится до тех пор, пока расплавленный комок не начнет падать под действием силы тяжести. Падая, он остывает и образует нить.
Оператор продевает волокно через ряд чашек для нанесения покрытий (буферных покрытий) и ультрафиолетовых печей для отверждения на катушку, управляемую трактором. Механизм трактора медленно вытягивает волокно из нагретой заготовки, а его точное измерение диаметра волокна и передача этой информации механизму трактора осуществляется с помощью лазерного микрометра. Волокна вытягиваются из заготовки со скоростью от 10 до 20 м/с (33–66 футов/с), и готовое изделие наматывается на катушку. Нередко на катушках содержится более 2,2 км (1,4 мили) оптического волокна.
Проверка готового оптического волокна
Готовое оптическое волокно проходит следующие испытания:
Предел прочности на растяжение — должен выдерживать нагрузку 100 000 фунтов/дюйм² или более.
Профиль показателя преломления — определение числовой апертуры, а также экранирование на наличие оптических дефектов.
Геометрия волокна: диаметр сердцевины, размеры оболочки и диаметр покрытия являются одинаковыми.
Затухание — определение степени ослабления световых сигналов различных длин волн на расстоянии.
Пропускная способность (полоса пропускания) — количество сигналов, которые могут передаваться одновременно (многомодовые волокна).
Хроматическая дисперсия — распределение различных длин волн света в ядре (важно для ширины полосы пропускания).
Диапазон рабочих температур/влажности
Температурная зависимость затухания
Способность проводить свет под водой — важна для подводных кабелей.
После прохождения контроля качества волокна продаются телефонным компаниям, кабельным компаниям и сетевым провайдерам. Многие компании в настоящее время заменяют свои старые системы на основе медных проводов новыми системами на основе волоконной оптики для повышения скорости, пропускной способности и качества связи.
Еще ни один комментарий не опубликован.