Nu när vi vet hur fiberoptiska system fungerar och varför de är användbara – hur tillverkas de? Optiska fibrer tillverkas av extremt rent optiskt glas. Vi tänker oss att ett glasfönster är genomskinligt, men ju tjockare glaset blir, desto mindre genomskinligt blir det på grund av föroreningar i glaset. Glaset i en optisk fiber har dock mycket färre föroreningar än fönsterglas. Ett företag beskriver glasets kvalitet på följande sätt: Om du befann dig ovanpå ett hav som består av flera kilometer glasfiber med fast kärna av optisk fiberglas, skulle du kunna se botten tydligt.
För att tillverka optiska fibrer krävs följande steg:
Avtal
Avtal
- Framställning av en glascylinder i form av preform
- Tillverkning av fibrerna från förformen
- Testning av fibrerna
.
Framställning av förformsrullen
Glaset till förformen tillverkas genom en process som kallas modifierad kemisk förångningsdeponering (MCVD).
I MCVD bubblar syre genom lösningar av kiselklorid (SiCl4), germaniumklorid (GeCl4) och/eller andra kemikalier. Den exakta blandningen styr de olika fysiska och optiska egenskaperna (brytningsindex, expansionskoefficient, smältpunkt osv.). Gasångorna leds sedan till insidan av ett syntetiskt kisel- eller kvartsrör (beklädnad) i en speciell svarv. När svarven vrids rör sig en brännare upp och ner på utsidan av röret. Den extrema värmen från facklan får två saker att hända:
- Kisel och germanium reagerar med syre och bildar kiseldioxid (SiO2) och germaniumdioxid (GeO2).
- Siliciumdioxiden och germaniumdioxiden avsätter sig på insidan av röret och smälter samman till glas.
Svarven vrids kontinuerligt för att göra en jämn beläggning och en konsekvent blank. Glasets renhet bibehålls genom att använda korrosionsbeständig plast i gastillförselsystemet (ventilblock, rör, tätningar) och genom att noggrant kontrollera blandningens flöde och sammansättning. Tillverkningen av förformsblanketten är i hög grad automatiserad och tar flera timmar. När förformsblanketten har svalnat testas den för kvalitetskontroll (brytningsindex).
Dragning av fibrer från förformsblanketten
När förformsblanketten har testats lastas den in i ett fiberdragningstorn.
Blanketten sänks ner i en grafitugn (3 452-3 992 grader Fahrenheit eller 1 900-2 200 grader Celsius) och spetsen smälts tills en smält klump faller ner genom gravitationen. När den faller svalnar den och bildar en tråd.
Föraren trär tråden genom en serie beläggningskoppar (buffertbeläggningar) och ugnar för härdning med ultraviolett ljus till en traktorstyrd spole. Traktormekanismen drar långsamt fibern från den uppvärmda förformsblanketten och styrs exakt med hjälp av en lasermikrometer för att mäta fiberns diameter och återföra informationen till traktormekanismen. Fibrerna dras från blanketten med en hastighet av 10-20 m/s (33-66 fot/s) och den färdiga produkten lindas på spolen. Det är inte ovanligt att spolar innehåller mer än 2,2 km optisk fiber.
Testning av den färdiga optiska fibern
Den färdiga optiska fibern testas med avseende på följande:
- Tåghållfasthet – Måste tåla 100,000 lb/in2 eller mer
- Refraktionsindexprofil – Bestämmer numerisk apertur samt screenar för optiska defekter
- Fibergeometri – Kärndiameter,
- Dämpning – Bestäm i vilken utsträckning ljussignaler av olika våglängder försämras över avstånd
- Informationsbärande kapacitet (bandbredd) – Antal signaler som kan transporteras samtidigt (multimodala fibrer)
- Kromatisk dispersion – Spridning av olika våglängder av ljus genom kärnan (viktigt för bandbredd)
- Operationstemperatur/fuktområde
- Temperaturberoende av dämpning
- Förmåga att leda ljus under vatten – Viktigt för undervattenskablar
När fibrerna har passerat kvalitetskontrollen, säljs de till telefonbolag, kabelbolag och nätverksleverantörer. Många företag ersätter för närvarande sina gamla koppartrådsbaserade system med nya fiberoptiska system för att förbättra hastighet, kapacitet och tydlighet
.