Ora che sappiamo come funzionano le fibre ottiche e perché sono utili — come si fanno? Le fibre ottiche sono fatte di vetro ottico estremamente puro. Pensiamo ad una finestra di vetro come trasparente, ma più il vetro diventa spesso, meno trasparente diventa a causa delle impurità nel vetro. Tuttavia, il vetro di una fibra ottica ha molte meno impurità del vetro di una finestra. La descrizione di un’azienda sulla qualità del vetro è la seguente: Se tu fossi sulla cima di un oceano che è miglia di fibra ottica di vetro a nucleo solido, potresti vedere chiaramente il fondo.
La fabbricazione delle fibre ottiche richiede i seguenti passi:
Preparazione
Preparazione
- Fare un cilindro di vetro preforme
- Sfilare le fibre dalla preforma
- Testare le fibre
Fare la preforma grezza
Il vetro per la preforma è fatto con un processo chiamato deposizione chimica da vapore modificata (MCVD).
Nella MCVD, l’ossigeno viene fatto gorgogliare attraverso soluzioni di cloruro di silicio (SiCl4), cloruro di germanio (GeCl4) e/o altre sostanze chimiche. La miscela precisa regola le varie proprietà fisiche e ottiche (indice di rifrazione, coefficiente di espansione, punto di fusione, ecc.) I vapori di gas sono poi condotti all’interno di un tubo di silice sintetica o di quarzo (rivestimento) in un tornio speciale. Mentre il tornio gira, una torcia viene spostata su e giù all’esterno del tubo. Il calore estremo della torcia fa accadere due cose:
- Il silicio e il germanio reagiscono con l’ossigeno, formando biossido di silicio (SiO2) e biossido di germanio (GeO2).
- Il biossido di silicio e il biossido di germanio si depositano all’interno del tubo e si fondono insieme per formare il vetro.
Il tornio gira continuamente per fare un rivestimento uniforme e un bianco consistente. La purezza del vetro è mantenuta utilizzando plastica resistente alla corrosione nel sistema di erogazione del gas (blocchi di valvole, tubi, guarnizioni) e controllando con precisione il flusso e la composizione della miscela. Il processo di fabbricazione della preforma grezza è altamente automatizzato e richiede diverse ore. Dopo che la preforma grezza si raffredda, viene testata per il controllo di qualità (indice di rifrazione).
Sfilare le fibre dalla preforma grezza
Una volta che la preforma grezza è stata testata, viene caricata in una torre di trafilatura delle fibre.
La preforma viene abbassata in un forno di grafite (da 3.452 a 3.992 gradi Fahrenheit o da 1.900 a 2.200 gradi Celsius) e la punta viene fusa finché un globo fuso cade per gravità. Mentre cade, si raffredda e forma un filo.
L’operatore infila il filo attraverso una serie di tazze di rivestimento (rivestimenti tampone) e forni di indurimento a luce ultravioletta su una bobina controllata dal trattore. Il meccanismo del trattore tira lentamente la fibra dallo spezzone di preforma riscaldato ed è controllato con precisione usando un micrometro laser per misurare il diametro della fibra e riportare le informazioni al meccanismo del trattore. Le fibre vengono estratte dal grezzo a una velocità da 33 a 66 piedi/s (da 10 a 20 m/s) e il prodotto finito viene avvolto sulla bobina. Non è raro che le bobine contengano più di 1,4 miglia (2,2 km) di fibra ottica.
Testare la fibra ottica finita
La fibra ottica finita viene testata per quanto segue:
- Resistenza alla trazione – Deve resistere a 100. 000 lb/in2 o più,000 lb/in2 o più
- Profilo dell’indice di rifrazione – Determina l’apertura numerica e lo schermo per i difetti ottici
- Geometria della fibra – Diametro del nucleo, diametro del nucleo, dimensioni del rivestimento e diametro del rivestimento sono uniformi
- Attenuazione – Determinare la misura in cui i segnali luminosi di varie lunghezze d’onda si degradano sulla distanza
- Capacità di trasporto delle informazioni (larghezza di banda) – Numero di segnali che possono essere trasportati contemporaneamente (fibre multimodali)
- Dispersione cromatica – Diffusione di varie lunghezze d’onda della luce attraverso il nucleo (importante per la larghezza di banda)
- Gamma di temperatura/umidità operativa
- Dipendenza dalla temperatura dell’attenuazione
- Capacità di condurre la luce sott’acqua – Importante per i cavi sottomarini
Una volta che le fibre hanno passato il controllo qualità, vengono vendute alle compagnie telefoniche, alle compagnie di cavi e ai fornitori di rete. Molte compagnie stanno attualmente sostituendo i loro vecchi sistemi basati su cavi di rame con nuovi sistemi basati su fibre ottiche per migliorare la velocità, la capacità e la chiarezza.