Most már tudjuk, hogyan működnek a száloptikai rendszerek és miért hasznosak — hogyan készülnek? Az optikai szálak rendkívül tiszta optikai üvegből készülnek. Egy üvegablakot átlátszónak gondolunk, de minél vastagabb az üveg, annál kevésbé lesz átlátszó az üvegben lévő szennyeződések miatt. Az optikai szálak üvegében azonban sokkal kevesebb szennyeződés van, mint az ablaküvegben. Az egyik vállalat a következőképpen írja le az üveg minőségét: Ha egy óceán tetején állna, amely mérföldnyi tömör magú optikai üvegszálból áll, tisztán látná az alját.
Az optikai szálak előállítása a következő lépéseket igényli:
Felkészítés
Felkészítés
- Egy előformázott üveghenger készítése
- A szálak kihúzása az előformából
- A szálak tesztelése
.
Az előforma-tömb készítése
Az előforma üvegét egy módosított kémiai gőzfázisú leválasztásnak (MCVD) nevezett eljárással állítják elő.
Az MCVD során az oxigént szilícium-klorid (SiCl4), germánium-klorid (GeCl4) és/vagy más vegyi anyagok oldatain keresztül buborékosítják. A pontos keverék határozza meg a különböző fizikai és optikai tulajdonságokat (törésmutató, tágulási együttható, olvadáspont stb.). A gázgőzöket ezután egy speciális esztergapadon egy szintetikus szilícium-dioxid vagy kvarc cső (burkolat) belsejébe vezetik. Az esztergapad forgása közben egy fáklyát mozgatnak fel és le a cső külső oldalán. A fáklya extrém hő hatására két dolog történik:
- A szilícium és a germánium reakcióba lép az oxigénnel, szilícium-dioxidot (SiO2) és germánium-dioxidot (GeO2) képezve.
- A szilícium-dioxid és a germánium-dioxid lerakódik a cső belsejében, és üveggé olvad össze.
Az esztergapad folyamatosan forog, hogy egyenletes bevonatot és konzisztens nyersanyagot készítsen. Az üveg tisztaságát a gázellátó rendszerben (szeleptömbök, csövek, tömítések) korrózióálló műanyag használatával, valamint a keverék áramlásának és összetételének pontos szabályozásával tartják fenn. Az előforma-nyersanyag előállításának folyamata nagymértékben automatizált és több órát vesz igénybe. Miután az előforma-nyersanyag kihűlt, minőségellenőrzésre (törésmutató) tesztelik.
Szálak húzása az előforma-nyersanyagból
Az előforma-nyersanyag tesztelése után a szálhúzótoronyba töltik.
A nyersanyagot egy grafitkemencébe (3452-3992 Fahrenheit-fok vagy 1900-2200 Celsius-fok) engedik le, és a csúcsát megolvasztják, amíg a gravitáció hatására egy olvadt gömb le nem esik. Ahogy leesik, lehűl és fonalat képez.
A kezelő a szálat egy sor bevonócsészén (pufferbevonat) és ultraibolya fényben keményedő kemencén keresztül egy traktorvezérelt orsóra fűzi. A traktormechanizmus lassan húzza ki a szálakat a felmelegített előforma-nyersanyagból, és pontosan vezérli őket egy lézermikrométer segítségével, amely megméri a szál átmérőjét, és az információt visszatáplálja a traktormechanizmusba. A szálakat 33-66 láb/s (10-20 m/s) sebességgel húzzák ki a nyersanyagból, és a készterméket az orsóra tekerik. Nem ritka, hogy az orsók több mint 2,2 km (1,4 mérföld) hosszúságú optikai szálakat tartalmaznak.
A kész optikai szál vizsgálata
A kész optikai szálat a következőkre vizsgálják:
- Szívószilárdság – Ki kell bírnia 100,000 lb/in2 vagy többet
- Törésmutató profil – Meghatározza a numerikus apertúrát, valamint az optikai hibák szűrését
- Szálgeometria – Magátmérő, burkolati méretek és a bevonat átmérője egyenletes
- A csillapítás – Meghatározza, hogy a különböző hullámhosszúságú fényjelek milyen mértékben romlanak a távolság függvényében
- Információszállító kapacitás (sávszélesség) – Az egyszerre szállítható jelek száma (többmódusú szálak)
- Kromatikus diszperzió – Az egyszerre szállítható jelek száma (többmódusú szálak)
- Kromatikus szórás – A különböző hullámhosszúságú fény terjedése a magon keresztül (fontos a sávszélesség szempontjából)
- Működési hőmérséklet/páratartalom tartomány
- A csillapítás hőmérsékletfüggése
- A fény víz alatti vezetésére való képesség – Fontos a tenger alatti kábeleknél
Mihelyt a szálak átmentek a minőségellenőrzésen, eladják a telefontársaságoknak, kábeltársaságoknak és hálózati szolgáltatóknak. Sok vállalat jelenleg a sebesség, a kapacitás és a tisztaság javítása érdekében a régi rézhuzal-alapú rendszereit új, üvegszál-alapú rendszerekre cseréli le
.