Суббота, Апрель 02 2011 20: 59

Оптические волокна

Оценить этот пункт
(0 голосов)

Оптические волокна представляют собой тонкие нити стекла, предназначенные для передачи световых лучей вдоль своей оси. Светодиоды (LED) or лазерные диоды преобразовывать электрические сигналы в оптические сигналы, которые передаются через внутреннюю цилиндрическую жилу оптоволоконного кабеля. Более низкие преломляющие свойства внешней оболочки позволяют световым сигналам распространяться за счет внутреннего отражения вдоль внутренней цилиндрической сердцевины. Оптические волокна спроектированы и изготовлены для распространения либо в виде одного светового луча, либо в виде нескольких световых лучей, одновременно передаваемых по сердцевине. (См. рис. 1.)

Рис. 1. Одномодовые и многомодовые оптические волокна

POT020F2

Одномодовое волокно в основном используется для телефонии, приложений кабельного телевидения и магистралей кампуса. Многомодовое волокно обычно используется для передачи данных и в локальных сетях.

Производство оптического волокна

Для производства оптических волокон, отвечающих основным критериям проектирования, требуются специальные материалы и процессы: (1) сердцевина с высоким показателем преломления и оболочка с низким показателем преломления, (2) низкое затухание сигнала или потери мощности и (3) низкая дисперсия или расширение светового луча.

Кварцевое стекло высокой чистоты в сочетании с другими стеклянными материалами (например, стеклами из фторидов тяжелых металлов, халькогенидными стеклами) являются основными материалами, используемыми в настоящее время для изготовления оптических волокон. Применяются также поликристаллические материалы, монокристаллические материалы, полые волноводы и полимерные пластмассы. Сырье должно быть относительно чистым с очень низким содержанием переходных металлов и гидроксильных групп (ниже уровня частей на миллиард). Методы обработки должны защищать формующее стекло от примесей в производственной среде.

Оптические волокна изготавливаются с использованием нетрадиционной парофазной подготовки стеклянной заготовки, которая затем вытягивается в волокно. Летучие соединения кремнезема превращаются в SiO2 гидролизом в пламени, химическим осаждением из паровой фазы (CVD) или высокотемпературным окислением. Затем к стеклу добавляют другие примеси, чтобы изменить свойства стекла. Вариации в процессе осаждения из паровой фазы начинаются с одного и того же материала, но различаются методом, используемым для преобразования этого материала в кремнезем.

Для изготовления оптических волокон на основе диоксида кремния используется один из следующих методов осаждения из паровой фазы: (1) модифицированное химическое осаждение из паровой фазы (MCVD), (2) плазмохимическое осаждение из паровой фазы (PCVD), (3) внешнее парофазное осаждение (OVD), и (4) осевое осаждение из паровой фазы (VAD) (см. рис. 2). Тетрахлорид кремния ( SiCl4), тетрахлорид германия (GeCI4) или другие летучие жидкие галогениды превращаются в газ при небольшом нагревании из-за высокого давления паров. Газообразный галогенид подается в зону реакции и превращается в частицы стекла (см. также главу Микроэлектроника и полупроводники.)

Рисунок 2. Технологическая схема производства оптического волокна

POT020F1

МКВД и ЦВЗ Процессы. Высококачественная трубка из плавленого кварца прикрепляется к токарному станку для обработки стекла, оснащенному водородно-кислородной горелкой, которая проходит по всей ее длине. К одному концу стеклянной трубки присоединен источник галогенидного материала, а к противоположному концу - скруббер для удаления избытка галогенидного материала. Поверхность стеклянной трубки сначала очищают огневой полировкой по мере того, как факел проходит по всей длине трубки. В паровую систему добавляются различные реагенты в зависимости от производимого продукта. Химическая реакция происходит, когда галогениды проходят через нагреваемое сечение трубки. Галогениды превращаются в частицы «сажи» кремнезема, которые оседают на внутренней стенке стеклянной трубки ниже по потоку от горелки. Осажденные частицы спекаются в слой стекла. Процесс PCVD аналогичен MCVD, за исключением того, что галогениды подаются с помощью барботерной системы, а микроволны используются вместо горелки для преобразования галогенидного материала в стекло.

ВОП и ВАД Процессы. На первом этапе производства волокна ядро и покрытие стекла осаждаются из паровой фазы вокруг вращающегося стержня-мишени, образуя заготовку «сажи». Сначала наносится сердцевина, а затем оболочка. Вся заготовка должна быть очень чистой, так как и сердцевина, и оболочка напыляются. Геометрия волокна определяется на этапе укладки при производстве. После удаления целевого стержня заготовку помещают в печь, где она затвердевает в твердое прозрачное стекло, а центральное отверстие закрывается. Через преформу пропускается газ для удаления остаточной влаги, отрицательно влияющей на затухание волокна (потеря оптического сигнала при прохождении света вдоль оси волокна). Затем преформы промывают плавиковой кислотой для обеспечения чистоты стекла и удаления загрязнений.

Консолидированная стеклянная заготовка помещается в вытяжную колонну для формирования непрерывной нити стекловолокна. Сначала преформа загружается в верхнюю часть вытяжной печи. Далее кончик заготовки нагревается и начинает падать кусок расплавленного стекла. Когда этот кусок вытягивается (вытягивается), он проходит через встроенный монитор диаметра, чтобы убедиться, что волокно соответствует точно указанному диаметру (обычно измеряется в микронах). Диаметр оболочки волокна должен соответствовать точным спецификациям, чтобы поддерживать низкие потери сигнала в соединениях. . Внешний диаметр оболочки используется в качестве ориентира для выравнивания волоконных сердцевин во время конечного использования. Сердечники должны быть выровнены, чтобы передача света происходила эффективно.

Акрилатные полимерные или другие покрытия наносятся и отверждаются ультрафиолетовыми лампами. Покрытия предназначены для защиты оптического волокна от окружающей среды во время конечного использования. Оптические волокна тестируются на соответствие производственным стандартам прочности, затухания и геометрии. Волокна определенной длины наматываются на катушки в соответствии с требованиями заказчика.

При производстве оптического волокна возникает ряд потенциальных опасностей. К ним относятся: (1) воздействие плавиковой кислоты (при очистке стеклянных заготовок), (2) лучистая энергия и тепловой стресс, связанные с рабочей средой вблизи токарных станков и процессами осаждения из паровой фазы, (3) прямой контакт с горячими поверхностями или расплавленным материалом (стеклянные заготовки). ), (4) воздействие акрилатных полимерных покрытий (кожных сенсибилизаторов), (5) проколы и порезы кожи при работе с волокном и (6) различные физические опасности, описанные ранее.

 

Назад

Читать 10281 раз Последнее изменение: суббота, 30 июля 2022 г., 21:38

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: МОТ не несет ответственности за контент, представленный на этом веб-портале, который представлен на каком-либо языке, кроме английского, который является языком, используемым для первоначального производства и рецензирования оригинального контента. Некоторые статистические данные не обновлялись с тех пор. выпуск 4-го издания Энциклопедии (1998 г.)».

Содержание:

Стекло, керамика и сопутствующие материалы

Американский национальный институт стандартов (ANSI). 1988. Керамическая плитка. АНСИ А 137.1-1988. Нью-Йорк: ANSI.

Карнилья и СК Барна. 1992. Справочник по технологии промышленных огнеупоров: принципы, типы, свойства и применение. Парк-Ридж, Нью-Джерси: Noyes Publications.

Хабер, Р.А. и П.А. Смит. 1987. Обзор традиционной керамики. Нью-Брансуик, Нью-Джерси: Программа литья керамики, Рутгерс, Государственный университет Нью-Джерси.

Перссон, HR. 1983. Производство и свойства стекла. Сеул: Издательство Cheong Moon Gak.

Тули, Ф.В. (ред.). 1974. Справочник по производству стекла. тт. I и II. Нью-Йорк: Books for Industry, Inc.