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光纤

光纤在电信、医疗和工业等多个领域都有广泛的应用。本文旨在简要介绍光纤制造中所面临的不同挑战。通常情况下,光纤是通过从特定设计的玻璃棒(称为预制棒)中拉制出一根细丝来制造的。接着,光纤会被涂覆上保护性的丙烯酸乙烯酯层,并进行各种性能测试。

光纤的工作原理是怎样的?

光纤由光导纤芯和包层组成。纤芯的折射率必须比周围的包层高,以实现光在纤芯和包层之间的完全内部反射,从而沿着光纤的长度进行引导,并且衰减非常低。光纤的重要属性包括折射率差和数值孔径(光纤的入射角度范围,即从一端进入的光能够被引导至另一端)。从标准化的通信光纤到为单个客户定制的特殊用途的光纤,光纤具备各种设计和用途。

电信光纤

在光纤中,体积最大的是用于电信应用的单模光纤(SMF)。这些光纤的外径为125微米,并且其关键属性由国际电信联盟(ITU)指定。尽管纤芯尺寸未加以规定,但通常为8微米左右,具体取决于其他属性。

关于光纤生产中的挑战的更多细节

其次是被称为多模光纤(MMF)的光纤,它是第二大组光纤。除了可以在电信领域(如数据中心)中使用之外,这些光纤还可以在许多其他应用中发挥作用(如光谱学和医疗应用)。有两种多模光纤标准,它们的外径都为125微米,但纤芯直径有所不同,要么为50微米,要么为65微米。

预制棒设计

预制棒是光纤的大型实体形式,用于制造光纤时拉丝。确保光纤具有与预制棒相同的所有特性是预制棒的最低要求。预制棒的核心,即后续形成纤芯的中心部分,必须由具有比构成包层的玻璃更高的折射率的玻璃制成。达到这一要求的方法可以是通过提高纤芯的折射率(例如通过掺入锗)超过常规的熔炼二氧化硅的折射率,或者是通过掺氟降低包层的折射率,使之低于未掺杂的纤芯(称为抑制型包层)。

对于电信应用,国际标准规定了光纤的基本特性。而光纤的具体设计(即光纤跨段的折射率变化)通常是由各个公司根据自身需求来进行定制。

预制棒生产

通常,预制棒的生产可以分为两个主要的步骤。首先是光导芯和通常的第一层包层的生产,生成所称的芯棒。接着,在第二步中,可以直接在芯棒上或分别制备包层。

芯棒生产过程
针对大批量的电信光纤,最常见的芯棒生产工艺包括VAD、OVD和PCVD。

请参考有关生产工艺的更多信息。

包层生产过程
包层可通过OVD工艺直接在芯棒上沉积,或使用RIC®工艺。RIC®工艺是贺利氏开发的,可实现高芯棒产量,也可将包层外包给贺利氏,从而客户能够专注于芯棒和光纤拉丝技术的研发。

光纤拉丝

光纤是在拉丝塔上制造的。拉丝塔的高度可达30米,由一个用于固定和送进预制棒的机械装置、一个炉子、测量设备、涂覆装置、固化光源和一个卷取轴构成。

光纤拉丝的速度取决于预制棒、光纤类型和可用设备。对于现代电信光纤生产,速度可达每分钟几米到每分钟2500米。

拉丝后处理

在拉丝过程中会控制光纤的几何特性(如直径、椭圆度)。拉丝完成后,会进行测试以验证光纤的其他特性是否符合规格要求。

这些特性通常包括以下内容:衰减、宏弯衰减、截止波长、模场直径、色散、偏振模色散、拉伸测试、玻璃几何参数(弯曲、包层直径、纤芯包层同心度及包层非圆度)和涂层几何参数(涂层直径和涂层-包层同心度)。

在单模光纤生产中,通常首先进行强度测试,然后测量衰减等光学特性。接下来,将光纤切割成预定长度。

如果一个电缆中包含多个光纤,通常会给它们添加额外的彩色涂层,以便更容易进行识别。为了对光纤进行彩色编码和标记,采用紫外光固化漆,在几秒内进行固化。可以咨询贺利氏的紫外专家为您选择适合您工艺的紫外解决方案。

通常,光纤电缆的两端会安装连接器,并对连接器的端面进行抛光。在其他应用中,多个光纤被固定在一个连接器中,形成灵活的光纤束。

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