Nu da vi ved, hvordan fiberoptiske systemer fungerer, og hvorfor de er nyttige – hvordan fremstiller de dem? Optiske fibre er fremstillet af ekstremt rent optisk glas. Vi tænker på et glasvindue som gennemsigtigt, men jo tykkere glasset bliver, jo mindre gennemsigtigt bliver det på grund af urenheder i glasset. Glasset i en optisk fiber har imidlertid langt færre urenheder end vinduesglas. En virksomhed beskriver glaskvaliteten på følgende måde Hvis man befandt sig på toppen af et hav, der består af kilometervis af optisk glasfiber med fast kerne, kunne man tydeligt se bunden.
Fremstilling af optiske fibre kræver følgende trin:
Vejledning
Vejledning
- Fremstilling af en preform glascylinder
- Trækning af fibrene fra præformen
- Testning af fibrene
Fremstilling af præformblanketten
Glasset til præformen fremstilles ved en proces, der kaldes modificeret kemisk dampudfældning (MCVD).
I MCVD bobles ilt gennem opløsninger af siliciumchlorid (SiCl4), germaniumchlorid (GeCl4) og/eller andre kemikalier. Den præcise blanding styrer de forskellige fysiske og optiske egenskaber (brydningsindeks, udvidelseskoefficient, smeltepunkt osv.). Gasdampene ledes derefter til indersiden af et syntetisk silica- eller kvartsrør (beklædning) i en speciel drejebænk. Mens drejebænken drejer, bevæges en fakkel op og ned på ydersiden af røret. Den ekstreme varme fra faklen får to ting til at ske:
- Silicium og germanium reagerer med ilt og danner siliciumdioxid (SiO2) og germaniumdioxid (GeO2).
- Siliciumdioxiden og germaniumdioxiden aflejrer sig på indersiden af røret og smelter sammen og danner glas.
Drejebænken drejer kontinuerligt for at lave en jævn belægning og en ensartet blank. Glasets renhed opretholdes ved at anvende korrosionsbestandig plast i gastilførselssystemet (ventilblokke, rør, tætninger) og ved at kontrollere blandingsstrømmen og -sammensætningen præcist. Processen med at fremstille en blank forform er stærkt automatiseret og tager flere timer. Når præformblokken er afkølet, testes den med henblik på kvalitetskontrol (brydningsindeks).
Trækning af fibre fra præformblokken
Når præformblokken er blevet testet, bliver den lagt ind i et fibertrækningstårn.
Blanketten sænkes ned i en grafitovn (3.452 til 3.992 grader Fahrenheit eller 1.900 til 2.200 grader Celsius), og spidsen smeltes, indtil en smeltet kugle falder ned ved tyngdekraften. Efterhånden som den falder, afkøles den og danner en tråd.
Operatøren trækker tråden gennem en række belægningsbægre (bufferbelægninger) og ultraviolet lyshærdende ovne på en traktorstyret spole. Traktormekanismen trækker langsomt fiberen fra den opvarmede preformblanket og styres præcist ved hjælp af et lasermikrometer til at måle fibrenes diameter og sende oplysningerne tilbage til traktormekanismen. Fibrene trækkes fra blanketten med en hastighed på 10 til 20 m/s (33 til 66 fod/s), og det færdige produkt spules på spolen. Det er ikke ualmindeligt, at spoler indeholder mere end 2,2 km (1,4 miles) optiske fibre.
Testning af den færdige optiske fiber
Den færdige optiske fiber testes for følgende:
- Trækstyrke – Skal kunne modstå 100,000 lb/in2 eller mere
- Refraktivt indeksprofil – Bestemmer numerisk apertur samt screener for optiske defekter
- Fibergeometri – Kernediameter, kappedimensioner og belægningsdiameter er ensartede
- Attenuation – Bestem i hvilket omfang lyssignaler af forskellige bølgelængder nedbrydes over afstand
- Informationsbærende kapacitet (båndbredde) – Antal signaler, der kan transporteres på én gang (multimodefibre)
- Kromatisk dispersion – Spredning af forskellige bølgelængder af lys gennem kernen (vigtig for båndbredden)
- Bedriftstemperatur/fugtighedsområde
- Temperaturafhængighed af dæmpning
- Evne til at lede lys under vand – Vigtigt for undersøiske kabler
Når fibrene har bestået kvalitetskontrollen, sælges de til telefonselskaber, kabelselskaber og netværksudbydere. Mange selskaber er i øjeblikket i gang med at erstatte deres gamle kobbertrådsbaserede systemer med nye fiberoptiske systemer for at forbedre hastighed, kapacitet og klarhed.