Daugiamodis optinis pluoštas, kaip svarbi perdavimo terpė šiuolaikiniuose ryšių tinkluose, yra plačiai naudojama trumpam{0}}atstumui, didelės spartos-duomenims perduoti, nes gali palaikyti kelis optinius režimus. Jo gamybos procesas yra sudėtingas ir sudėtingas, apimantis kelias disciplinas, įskaitant medžiagų mokslą, optinę inžineriją ir automatizuotą valdymą. Šiame straipsnyje sistemingai paaiškinamas visas daugiamodio optinio pluošto gamybos procesas nuo žaliavų iki galutinio produkto, daugiausia dėmesio skiriant pagrindiniams techniniams aspektams ir kokybės kontrolės priemonėms pagrindiniuose proceso etapuose.
Žaliavų paruošimas ir išankstinis apdorojimas
Daugiamodio optinio pluošto pagrindinė žaliava yra didelio -grynumo kvarcinis stiklas (SiO₂), paprastai išgryninamas nusodinant garais, naudojant chemines žaliavas, tokias kaip silicio tetrachloridas (SiCl₄). Ruošinys yra pradinė optinio pluošto gamybos forma, o jo paruošimo kokybė tiesiogiai veikia galutinio pluošto veikimą. Gamybos proceso metu priemaišų (pvz., germanio ir fosforo) koncentracija ir pasiskirstymas turi būti griežtai kontroliuojami, kad būtų reguliuojamas optinio pluošto lūžio rodiklio profilis -pagrindinė struktūrinė savybė, leidžianti perduoti daugiamodį perdavimą.
Kvarciniai vamzdeliai ultragarsu valomi ir džiovinami prieš nusodinant, siekiant užtikrinti, kad paviršius neužterštas dalelėmis. Kai kurie gamintojai naudoja poliravimą deguonies vandeniliu, kad dar labiau pagerintų vamzdžio sienelės lygumą ir sumažintų defektų tikimybę vėlesnio nusodinimo metu.
Pluošto ruošinių gamyba
Cheminio nusodinimo garais (CVD) procesas
Pagrindiniai daugiamodio pluošto ruošinių gamybos metodai yra modifikuotas cheminis nusodinimas garais (MCVD) arba ašinis nusodinimas garais (VAD). Pavyzdžiui, naudojant MCVD, didelio -grynumo nešančiosios dujos (pvz., helis) perneša reaguojančias dujas, tokias kaip SiCl₄ ir GeCl₄, į besisukantį kvarcinį vamzdelį. Esant aukštai deguonies vandenilio liepsnos temperatūrai (apie 1800 laipsnių), vyksta hidrolizės reakcija, dėl kurios susidaro silicio dioksido ir legiruoto oksido dalelės, kurios nusėda ant vamzdžio vidinės sienelės. Tiksliai kontroliuojant kiekvieno sluoksnio storį ir dopingo santykį, galima sukurti graduotą-rodiklį (GI) arba žingsninį-indeksą (SI) lūžio rodiklio profilį. GI labiau tinka daugiamodėms skaiduloms, kad optimizuotų režimo sujungimo efektyvumą.
Strypo-į-Vamzdis pagalbinis procesas
Kai kurios įmonės naudoja metodą strypas-in-, kad sujungtų aukšto-lūžio-šerdies strypą su mažo-lūžio-indekso kvarciniu vamzdžiu, reguliuodamos šerdies-ir-apdangalo santykį. tempiant aukštoje-temperatūroje. Šis metodas leidžia lanksčiai reguliuoti lūžio rodiklio profilio parametrus, tačiau reikalauja griežtai suderinti abiejų šiluminio plėtimosi koeficientus, kad būtų išvengta įtempių defektų.
Po nusodinimo ruošinys yra apdorojamas aukštesnėje nei 2000 laipsnių temperatūroje, paverčiant tuščiavidurį kvarcinį vamzdelį į vientisą strypą, pašalinant vidinius burbulus ir priemaišas.
Pluošto piešimas ir dengimas
Aukštos{0}}temperatūros piešimo procesas
Nupjovus ir galą{0}}šlifavus, ruošinys vertikaliai pritvirtinamas prie piešimo bokšto viršaus. Grafitinėje krosnyje, įkaitintoje iki 2100–2300 laipsnių, ruošinio antgalis suminkštėja ir susidaro išlydyto stiklo lašelis. Tada šis lašelis dėl gravitacijos ir traukos nuolat traukiamas į giją (pliką optinį pluoštą), kurio skersmuo yra maždaug 125 mikronai. Tempimo greitis paprastai reguliuojamas nuo 1000 iki 3000 m/min. Kompiuterinė sistema realiu laiku stebi skersmens nuokrypį ir pagal grįžtamąjį ryšį reguliuoja šildymo galią bei tempimo įtampą.
Dvigubo{0}}sluoksnio dangos apsauga
Siekiant padidinti optinio pluošto mechaninį stiprumą ir atsparumą aplinkai, plikas pluoštas nedelsiant padengiamas buferiniu sluoksniu, naudojant UV- kietėjančią dangų sistemą. Vidinis sluoksnis yra mažo-modulio akrilato danga (maždaug 10-30 mikronų storio), kad būtų apsaugota nuo įtempių, o išorinis sluoksnis yra didelio modulio danga (maždaug 20–50 mikronų storio), kad būtų užtikrintas atsparumas šoniniam slėgiui. Danga sukietėja greičiau nei per 1 sekundę, o pluošto koncentriškumo paklaida turi būti palaikoma 1 mikrono ribose.
Kokybės tikrinimas ir gatavų gaminių apdirbimas
Optinio veikimo testavimas
Pagrindiniai nubrėžto optinio pluošto parametrai matuojami naudojant{0}}linijinio bandymo įrangą:
Silpninimo koeficientas: nuostoliai 1310 nm/850 nm juostoje matuojami naudojant šlyties metodą arba OTDR (optinį siųstuvą ir detektorių), kurių tipinė vertė yra mažesnė arba lygi 3,5 dB/km (850 nm) daugiamodiams šviesolaidžiams.
Pralaidumo charakteristikos: Modalinės sklaidos našumas vertinamas naudojant įpurškimo srovės metodą arba tolimojo{0}}lauko nuskaitymo metodą, siekiant užtikrinti atitiktį standartams, pvz., OM3/OM4.
Skaitmeninė diafragma (NA): atspindi optinio sujungimo galimybes. Daugiamodio pluošto NA paprastai yra 0,275 ± 0,015.
Mechaniniai ir aplinkosaugos bandymai
Mėginiams atliekami patikimumo bandymai, pvz., atsparumas tempimui (didesnis arba lygus 600 kpsi), lenkimo spindulys (mažesnis arba lygus 30 mm) ir temperatūros ciklas (nuo -60 laipsnių iki +85 laipsnio).
Tinkami optiniai pluoštai padengiami rašalu (pvz., tipas ir partijos numeris), suvyniojami į ritinius (paprastai 2–5 km ilgio), tada supakuojami ir saugomi. Aukštos klasės{5}}produktuose gali būti palaidų vamzdžių arba šarvų sluoksnių, skirtų specializuotoms montavimo aplinkoms.
Procesų optimizavimo tendencijos
Šiuo metu daugiamodė optinio pluošto gamyba pereina prie pažangių ir ekologiškų procesų:
Pažangus valdymas: įdiegiami mašininio mokymosi algoritmai, skirti numatyti nusodinimo sluoksnio vienodumą ir dinamiškai reguliuoti dujų srauto parametrus;
Mažo-nuostolio technologija: naudojant fluoro-diruotą dangą, siekiant sumažinti Rayleigh sklaidos nuostolius;
Aplinkai nekenksmingi procesai: chlorsilano šalutinių produktų perdirbimas, siekiant sumažinti pavojingų cheminių medžiagų, tokių kaip vandenilio fluorido rūgštis, naudojimą.
Dėl šio patobulinto valdymo ir kontrolės šiuolaikinių daugiamodių optinių skaidulų gamybos efektyvumas ir kokybė pasiekė pasauliniu mastu suvienodintus standartus (pvz., IEC 60793-2-10), suteikiančius patikimus didelės spartos perdavimo sprendimus duomenų centrams, pramoniniam eternetui ir kitoms sritims.
