Вишемодно оптичко влакно, као кључни медијум за пренос у савременим комуникационим мрежама, широко се користи за пренос података на кратке-удаљености, велике-брзине због своје способности да подржава више оптичких режима. Његов производни процес је сложен и софистициран, укључује више дисциплина, укључујући науку о материјалима, оптичко инжењерство и аутоматизовану контролу. Овај чланак систематски објашњава комплетан процес производње мултимодних оптичких влакана, од сировина до готовог производа, фокусирајући се на кључне техничке аспекте и мере контроле квалитета у кључним корацима процеса.
Припрема сировина и предтретман
Основна сировина за вишемодна оптичка влакна је кварцно стакло високе -чистоће (СиО₂), обично пречишћено таложењем из паре коришћењем хемијских сировина као што је силицијум тетрахлорид (СиЦл₄). Предформа је почетни облик производње оптичких влакана, а квалитет његове припреме директно утиче на перформансе финалног влакна. Током производног процеса, концентрација и дистрибуција додатака (као што су германијум и фосфор) морају бити строго контролисани да би се регулисао профил индекса преламања оптичког влакна-кључна структурна карактеристика која омогућава мултимодну трансмисију.
Кварцне цеви се подвргавају ултразвучном чишћењу и сушењу пре уласка у процес таложења како би се осигурало да површина није контаминирана честицама. Неки произвођачи користе полирање пламеном оксиводоника како би додатно побољшали глаткоћу зида цеви и смањили вероватноћу дефеката током накнадног таложења.
Производња преформи влакана
Процес хемијског таложења паре (ЦВД).
Главне производне методе за мултимодну преформу влакана су модификовано хемијско таложење паром (МЦВД) или аксијално таложење паром (ВАД). У МЦВД-у, на пример, гас носач високе{1}} чистоће (као што је хелијум) преноси реактанте као што су СиЦл₄ и ГеЦл₄ у ротирајућу кварцну цев. Под високом температуром пламена оксиводоника (приближно 1800 степени), долази до реакције хидролизе, стварајући честице силицијум диоксида и допиране оксиде које се таложе на унутрашњем зиду цеви. Прецизном контролом дебљине и односа допинга сваког слоја, може се направити профил индекса преламања са степенастим-индексом (ГИ) или степенастим-индексом (СИ). ГИ је погоднији за вишемодна влакна за оптимизацију ефикасности спајања модова.
Помоћни процес -у- цеви
Неке компаније користе метод -у-цеви да комбинују штап са високим-индексом преламања-индекса језгра са ниским-индексом преламања- кварцне цеви за облагање, прилагођавајући однос језгра-у-оплату кроз високу-температуру истезања. Овај метод омогућава флексибилно прилагођавање параметара профила индекса преламања, али захтева стриктно усклађивање ова два коефицијента топлотног ширења да би се избегли дефекти напрезања.
Након таложења, предформа се подвргава третману колапса на температурама већим од 2000 степени, трансформишући шупљу кварцну цев у чврсту шипку док елиминишу унутрашње мехуриће и нечистоће.
Цртање и премазивање влакана
Високо{0}}процес цртања на високим температурама
Након сечења и крајњег{0}}брушења, предформа је вертикално фиксирана за врх торња за цртање. У графитној пећи загрејаној на 2100-2300 степени, врх предформе омекшава и формира капљицу растопљеног стакла. Ова капљица се затим континуирано увлачи у филамент (голо оптичко влакно) пречника приближно 125 микрона гравитацијом и вучом. Брзина цртања се обично контролише између 1000 и 3000 м/мин. Рачунарски систем прати одступање пречника у реалном времену и прилагођава снагу грејања и вучну напетост на основу повратних информација.
Двослојна{0}}заштита премаза
Да би се побољшала механичка чврстоћа и отпорност на животну средину оптичког влакна, голо влакно се одмах премазује пуферским слојем помоћу УВ-система премаза који се очвршћава. Унутрашњи слој је акрилатни премаз ниског модула (дебљине приближно 10-30 микрона) да обезбеди пуферовање напрезања, док је спољни слој слој високог модула (дебљине отприлике 20-50 микрона) да обезбеди отпорност на бочни притисак. Премаз очвршћава за мање од 1 секунде, а грешка концентричности са влакном се мора одржавати унутар 1 микрона.
Инспекција квалитета и прерада готовог производа
Тестирање оптичких перформанси
Кључни параметри извученог оптичког влакна се мере помоћу-опреме за тестирање у линији:
Коефицијент слабљења: Губитак у опсегу 1310 нм/850 нм се мери коришћењем методе смицања или ОТДР-а (оптички предајник и детектор) са типичном вредношћу мањом или једнаком 3,5 дБ/км (850 нм) за вишемодна влакна.
Карактеристике пропусног опсега: Перформансе модалне дисперзије се процењују коришћењем методе убризгавања струје или методе скенирања далеког{0}}поља како би се осигурала усклађеност са стандардима као што су ОМ3/ОМ4.
Нумеричка бленда (НА): Одражава способност оптичког спајања. НА за мултимодна влакна је типично 0,275 ± 0,015.
Механичка и еколошка испитивања
Узорци се подвргавају тестовима поузданости као што су затезна чврстоћа (већа или једнака 600 кпси), радијус савијања (мањи од или једнак 30 мм) и температурни циклус (-60 степени до +85 степени).
Квалификована оптичка влакна се премазују мастилом (нпр. тип и број серије), намотају у колутове (обично 2–5 км дужине), а затим се пакују и складиште. Врхунски{5}} производи могу да обухватају лабаве цеви или оклопне слојеве да би се прилагодили специјализованим инсталационим окружењима.
Трендови оптимизације процеса
Тренутно се производња мултимодних оптичких влакана креће ка интелигентним и зеленим процесима:
Интелигентна контрола: Увођење алгоритама машинског учења за предвиђање униформности слоја таложења и динамичко прилагођавање параметара протока гаса;
Технологија малих{0}}губитака: Коришћење омотача допираног флуором-да би се смањио губитак Рејлијевог расејања;
Еколошки прихватљиви процеси: Рециклирање нуспроизвода хлоросилана да би се смањила употреба опасних хемикалија као што је флуороводонична киселина.
Кроз ово префињено управљање и контролу, ефикасност производње и квалитет савремених вишемодних оптичких влакана достигли су глобално уједињене стандарде (као што је ИЕЦ 60793-2-10), пружајући поуздана решења за пренос велике брзине за центре података, индустријски Етхернет и друга поља.
