Když už víme, jak optická vlákna fungují a proč jsou užitečná – jak se vyrábějí? Optická vlákna jsou vyrobena z extrémně čistého optického skla. Skleněné okno si představujeme jako průhledné, ale čím je sklo tlustší, tím méně je průhledné kvůli nečistotám ve skle. Sklo v optickém vlákně však obsahuje mnohem méně nečistot než okenní sklo. Jedna společnost popisuje kvalitu skla takto: Kdybyste se ocitli na vrcholu oceánu, který je tvořen kilometry pevného jádra optického skla, viděli byste jasně na dno.
Výroba optických vláken vyžaduje následující kroky:
Reklama
Reklama
- Výroba předlisku skleněného válce
- Vytáhnutí vláken z předlisku
- Testování vláken
.
Výroba polotovaru předlisku
Sklo pro předlisek se vyrábí procesem zvaným modifikované chemické napařování (MCVD).
Při MCVD se kyslík probublává roztoky chloridu křemičitého (SiCl4), chloridu germania (GeCl4) a/nebo jiných chemických látek. Přesná směs řídí různé fyzikální a optické vlastnosti (index lomu, koeficient roztažnosti, bod tání atd.). Plynné páry jsou pak ve speciálním soustruhu vedeny na vnitřní stranu trubice ze syntetického oxidu křemičitého nebo křemene (plátování). Při otáčení soustruhu se hořák pohybuje nahoru a dolů po vnější straně trubice. Extrémní teplo z hořáku způsobuje dvě věci:
- Křemík a germanium reagují s kyslíkem za vzniku oxidu křemičitého (SiO2) a oxidu germania (GeO2).
- Dioxid křemičitý a oxid germániový se usazují na vnitřní straně trubice a spojují se za vzniku skla.
Soustruh se otáčí nepřetržitě, aby vznikl rovnoměrný povlak a stálý polotovar. Čistota skla se udržuje použitím korozivzdorného plastu v systému přívodu plynu (bloky ventilů, trubky, těsnění) a přesným řízením průtoku a složení směsi. Proces výroby polotovaru je vysoce automatizovaný a trvá několik hodin. Po vychladnutí polotovaru předlisku se testuje jeho kvalita (index lomu).
Tažení vláken z polotovaru předlisku
Po otestování polotovaru předlisku se tento vloží do věže na tažení vláken.
Polotovar se spustí do grafitové pece (3 452 až 3 992 stupňů Fahrenheita nebo 1 900 až 2 200 stupňů Celsia) a hrot se roztaví, až gravitací spadne roztavená koule. Při pádu se ochladí a vytvoří vlákno.
Obsluha navlékne vlákno přes řadu povlakovacích misek (vyrovnávací povlaky) a pece vytvrzující ultrafialovým světlem na cívku řízenou traktorem. Mechanismus traktoru pomalu vytahuje vlákno z vyhřívaného polotovaru a je přesně řízen pomocí laserového mikrometru, který měří průměr vlákna a předává informace zpět mechanismu traktoru. Vlákna jsou vytahována z polotovaru rychlostí 33 až 66 stop/s (10 až 20 m/s) a hotový výrobek je navíjen na cívku. Není neobvyklé, že cívky obsahují více než 1,4 míle (2,2 km) optických vláken.
Testování hotového optického vlákna
Hotové optické vlákno se testuje na následující vlastnosti:
- Pevnost v tahu – Musí vydržet 100 %,000 lb/in2 nebo více
- Profil indexu lomu – Určuje numerickou aperturu i stínění optických vad
- Geometrie vlákna – Průměr jádra, rozměry pláště a průměr povlaku jsou rovnoměrné
- Atenuace – Určete míru degradace světelných signálů různých vlnových délek na vzdálenost
- Informační kapacita (šířka pásma) – Počet signálů, které mohou být přenášeny najednou (vícemodová vlákna)
- Chromatická disperze – Zjistěte, zda je možné přenést najednou více signálů. Rozptyl různých vlnových délek světla jádrem (důležité pro šířku pásma)
- Rozsah provozní teploty/vlhkosti
- Závislost útlumu na teplotě
- Schopnost vést světlo pod vodou – důležité pro podmořské kabely
Pokud vlákna prošla kontrolou kvality, jsou prodávána telefonním společnostem, kabelovým společnostem a poskytovatelům sítí. Mnoho společností v současné době nahrazuje své staré systémy založené na měděných vodičích novými systémy založenými na optických vláknech, aby se zvýšila rychlost, kapacita a srozumitelnost
.