Herstellungsverfahren für optische Fasern – Die 2 wichtigsten Schritte
Februar 8, 2022
Bei der Herstellung von Lichtwellenleitern werden aus Siliziumtetrachlorid und anderen Rohstoffen Lichtwellenleiter hergestellt. Dieser Prozess der Glasfaserherstellung bestimmt die mechanische Festigkeit, die Übertragungseigenschaften und die Lebensdauer der Glasfaser, was sehr wichtig ist, um die Qualität der Glasfaser und des Glasfaserkabels zu gewährleisten.
Herstellung optischer Fasern
Es gibt zwei Hauptprozesse: die Herstellung von Vorformen für optische Fasern und das Ziehen von Fasern.
Lichtwellenleiter Leistung
Die Herstellung von Vorformen für optische Fasern umfasst hauptsächlich die Verfahren MCVD (Modified Checmical Vapor Deposition), OVD (Outer Vapor Phase Deposition) und VAD (Vapor Phase Axial Deposition). MCVD ist das am häufigsten verwendete Herstellungsverfahren, das zu einer verlustarmen Faser führt, die sich gut für Langstrecken-Glasfaserkabel eignet. Daher werden wir in diesem Artikel das MCVD-Verfahren behandeln.
Modifizierte chemische Gasphasenabscheidung (MCVD)
Das MCVD-Verfahren (Modified Chemical Vapor Deposition) wurde 1974 von Bell Labs entwickelt. Sie führt ein Gasgemisch ein, das aus SiCl4 (Siliciumchlorid), GeCl4 (Germaniumchlorid) und andere chemische Substanzen in das Quarzglasrohr (Mantel). Es dreht sich und erhitzt sich außerhalb des Quarzrohrs, um Silizium und Germanium zu oxidieren und SiO2 (Siliziumdioxid) und GeO2 (Germaniumdioxid) zu bilden, die sich im Quarzrohr befinden und den Hauptteil der optischen Faser bilden.
Der Brechungsindex, der Ausdehnungskoeffizient und der Schmelzpunkt der optischen Faser können durch die Konzentration der Komponenten des Gasgemischs gesteuert werden. Nach dem Abkühlen der Glasfaservorform wird sie einer Qualitätsprüfung (Brechungsindex) unterzogen.
Zeichnung der optischen Faser
Das Ziehen optischer Fasern bezieht sich auf den Vorgang des Einlegens von Vorformen für optische Fasern in ein vertikales Faserziehsystem, in dem die Faservorformen durch eine bestimmte Heizvorrichtung erhitzt und geschmolzen und dann zu kleinen optischen Fasern mit einem den Anforderungen entsprechenden Durchmesser gezogen werden. Das Verhältnis von Kern- zu Mantel-Durchmesser und die Brechungsindexverteilung der Glasfaser bleiben unverändert.
Faser-Zugturm
Die Vorform der optischen Faser wird in einen Faserziehturm gelegt. Ein Faserziehturm kann mehr als 10 Meter hoch sein. Die Vorform der optischen Faser wird zu einer optischen Faser mit einer Dicke von 125μm gezogen und zum Schutz mit Harzschichten überzogen.
Möblierung
Im Faserziehturm befindet sich ein Graphitofen, der eine hohe Temperatur von 17000 – 2200℃ erzeugen kann, um die Vorform zu erweichen. Dann wird sie von einem Ziehrad aufgewickelt, um eine schlanke optische Faser zu ziehen. Der Ziehturm verfügt über ein Informations-Feedback-System, das zur Rückmeldung der Ofentemperatur und der Wickelgeschwindigkeit usw. verwendet wird, um den Faserdurchmesser mit Hilfe des Lasermikrometers genau zu kontrollieren.
Beschichtung
Die aus der Vorform gezogene 125-μm-Faser ist thermisch verformt, aber es gibt immer noch Mikrorisse auf der Oberfläche der blanken Faser. Sobald es der Atmosphäre ausgesetzt ist, dehnen sich die Mikrorisse durch das OH- in der Atmosphäre aus. Und bei längerer Einwirkung wird die Faser brechen.
Um die Festigkeit der optischen Faser zu erhöhen, sollte während des Ziehvorgangs rechtzeitig eine dünne Harzschicht auf die optische Faser aufgetragen und rechtzeitig getrocknet werden, um dies und eine gegenseitige Adhäsion zu vermeiden.
Folgende Tests
Nachdem die Zeichnung fertiggestellt ist, muss die fertige optische Faser auch getestet werden. Geprüft werden hauptsächlich Zugfestigkeit, Brechungsindex, Faserstruktur, Dämpfung, Informationsübertragungskapazität (Bandbreite), Dispersion, Betriebstemperatur und Feuchtigkeitsbereich usw.
So werden optische Fasern hergestellt. Es ist dieser kleine Glasfaden, der unser Leben heute völlig verändert hat.
Tony Lau ist technischer Leiter und Mitbegründer von HOC. Er schreibt gerne über Inhalte der Glasfaserkommunikation und ist spezialisiert auf Glasfaserkabel, Schlüsselfertige FTTH-Lösungen, ADSS-Kabel, und ODN-Netzs.
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