Σήμερα, ακολουθήστε το HX Fiber για να εξερευνήσετε πώς η άμμος μετατρέπεται σε οπτική ίνα βήμα προς βήμα:

Βήμα 1: Κατανοήστε τις πρώτες ύλες της οπτικής ίνας

Το πυρίτιο είναι το πιο κοινό στοιχείο και η πιο σημαντική πρώτη ύλη

Το πυρίτιο είναι το δεύτερο πιο κοινό στοιχείο στον φλοιό της Γης, που βρίσκεται κυρίως στον χαλαζία με τη μορφή διοξειδίου του πυριτίου (το κύριο συστατικό της άμμου) και αποτελεί τη βάση της βιομηχανίας ημιαγωγών. Το πυρίτιο είναι το κλειδί για την ανάπτυξη των βιομηχανιών επικοινωνιών και πληροφοριών. Σχεδόν όλα τα τσιπ βασίζονται σε πυρίτιο και το 90% των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων χρησιμοποιούν υποστρώματα πυριτίου.

Ως το πιο κρίσιμο υλικό για τις τρέχουσες επικοινωνίες, το κύριο συστατικό της οπτικής ίνας είναι το διοξείδιο του πυριτίου. Η επικοινωνία οπτικών ινών είναι μια μέθοδος επικοινωνίας που χρησιμοποιεί κύματα φωτός για τη μετάδοση πληροφοριών σε οπτικές ίνες. Λόγω της εξαιρετικά υψηλής συχνότητας φωτός, η χωρητικότητα της επικοινωνίας οπτικών ινών είναι πολύ μεγάλη και η επικοινωνία οπτικών ινών έχει επίσης τα πλεονεκτήματα της ισχυρής ικανότητας αντι-ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών και της χαμηλής εξασθένησης σήματος, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα των σύγχρονων επικοινωνιών .

Το κύριο συστατικό της οπτικής ίνας είναι το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2). Το διοξείδιο του πυριτίου είναι μια ανόργανη ένωση με υψηλό σημείο τήξης και υψηλή σκληρότητα. Είναι επίσης σημαντική πρώτη ύλη για την κατασκευή οπτικών ινών. Στην επικοινωνία με οπτικές ίνες, τα κύματα φωτός μεταδίδονται μέσω οπτικών ινών από διοξείδιο του πυριτίου, επιτυγχάνοντας γρήγορη, αποτελεσματική και σε μεγάλη απόσταση μετάδοση πληροφοριών.

Βήμα 2: Επιλέξτε άμμο

Στη φύση, το πυρίτιο υπάρχει κυρίως με τη μορφή χαλαζιακής άμμου. Η κρυστάλλινη άμμος στην άμμο του ποταμού είναι η πιο κατάλληλη. Η άμμος της ερήμου είναι χαλίκι, το αλάτι και η σκόνη δεν είναι κατάλληλα για την εξαγωγή πυριτίου, αλλά η υψηλής ποιότητας άμμος ποταμού είναι ένα υψηλής ποιότητας υλικό για την εξαγωγή πυριτίου. Οι ράβδοι καθαρού πυριτίου είναι υποστρώματα για την κατασκευή τσιπ, ενώ το καθαρό πυρίτιο χρησιμοποιείται για την παραγωγή γυαλιού και οπτικών ινών.

Η άμμος που απαιτείται για την οπτική ίνα είναι πιο επιλεκτική, πέτρα χαλαζία, οξείδιο του ασβεστίου κλπ. Πρέπει να βρούμε κατάλληλες πρώτες ύλες από τη φύση.

Η διαδικασία παραγωγής από την άμμο στην οπτική ίνα περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα:

Προετοιμασία πρώτων υλών: Οι κύριες πρώτες ύλες περιλαμβάνουν χαλαζιακή άμμο, αλουμίνα, οξείδιο του ασβεστίου κ.λπ., μεταξύ των οποίων η χαλαζιακή άμμος είναι η σημαντικότερη πρώτη ύλη, η οποία κατασκευάζεται από πυρίτιο υψηλής καθαρότητας με ειδική διαδικασία. Αυτές οι πρώτες ύλες πρέπει να συνθλίβονται, να κοσκινίζονται κ.λπ. για να εξασφαλιστεί η συνέπεια της ποιότητας και του μεγέθους των σωματιδίων τους.

Ως η πιο κρίσιμη τεχνολογία για τα οπτικά καλώδια επικοινωνίας, η προφόρμα οπτικών ινών είναι η πιο προηγμένη τεχνολογία.

Το προφόρμα οπτικής ίνας είναι το αρχικό υλικό ράβδου που ελέγχει την απόδοση της οπτικής ίνας. Γενικά έχει διάμετρο από δεκάδες έως εκατοντάδες χιλιοστά. Το εσωτερικό του στρώμα είναι ένα στρώμα πυρήνα υψηλού δείκτη διάθλασης και το εξωτερικό του στρώμα είναι ένα στρώμα επένδυσης χαμηλού δείκτη διάθλασης για να πληροί τις βασικές προϋποθέσεις για μετάδοση κυμάτων φωτός στο στρώμα πυρήνα. Το προφόρμα οπτικών ινών αποτελείται από μια ράβδο πυρήνα και μια επένδυση. Υπάρχουν τέσσερις κύριες διαδικασίες παραγωγής: τροποποιημένη χημική εναπόθεση ατμών (MCVD), αξονική εναπόθεση ατμών (VAD), χημική εναπόθεση ατμού με ράβδο (OVD) και εναπόθεση χημικών ατμών πλάσματος (PCVD). Μεταξύ αυτών, το VAD και το PCVD έχουν υψηλή συνολική σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας και σταδιακά γίνονται το κύριο ρεύμα της παραγωγής. Το λαμβανόμενο προφόρμα οπτικής ίνας τοποθετείται σε κλίβανο έλξης υψηλής θερμοκρασίας για θέρμανση και αποσκλήρυνση και τραβιέται σε ίνες γυαλιού διαφορετικών διαμέτρων με παρόμοιες αναλογίες. Αυτές οι γυάλινες ίνες είναι αυτό που συχνά ονομάζουμε οπτικές ίνες.

Πρόπλασμα οπτικών ινών

Η πιο κρίσιμη τεχνολογία στην παραγωγή οπτικών ινών και καλωδίων - παραγωγή προμορφώματος οπτικών ινών, παράγεται επί του παρόντος μόνο από λίγες εταιρείες στον κόσμο: οι μέθοδοι παραγωγής προμορφωμάτων περιλαμβάνουν PCVD, OVD και VAD. Αν και οι μέθοδοι είναι διαφορετικές, όλες στοχεύουν στην απόκτηση του μητρικού εμβρύου οπτικής ίνας - προφόρμα οπτικής ίνας. Η Changfei Company και η FiberHome Company της χώρας μου έχουν τη δυνατότητα να παράγουν προμορφώματα οπτικών ινών, αλλά με διαφορετικές διαδικασίες. Λέγεται ότι αυτές οι δύο εταιρείες, που βρίσκονται και οι δύο στο Wuhan, έχουν παράγει σχεδόν το ήμισυ των προμορφωμάτων οπτικών ινών παγκοσμίως.

Προετοιμασία προφόρμας:Το Preform είναι ένα από τα βασικά υλικά για την κατασκευή οπτικών ινών. Η διαδικασία παρασκευής του προμορφώματος περιλαμβάνει στάδια όπως έγχυση κολλοειδούς διαλύματος, σκλήρυνση γέλης και πυροσυσσωμάτωση.

Το προφόρμα οπτικών ινών είναι μια στρογγυλή γυάλινη ράβδος όπως αυτή στην παραπάνω εικόνα. Μοιάζει με μονοκόμματη κατασκευή, αλλά στην πραγματικότητα, το στρώμα πυρήνα στη μέση και το στρώμα επένδυσης έξω έχουν διαφορετικούς δείκτες διάθλασης, δηλαδή το κέντρο είναι ένα γυαλί με υψηλό δείκτη διάθλασης και το περιβάλλον είναι συνηθισμένο γυαλί. Η αναλογία είναι περίπου η ίδια με τη σχέση μεταξύ του μικρού κυλίνδρου και του μεγάλου κυλίνδρου στην παραπάνω εικόνα, με λόγο διαμέτρου περίπου 8:125.

Επειδή το στρώμα πυρήνα έχει υψηλό δείκτη διάθλασης, όταν το σήμα λέιζερ διαδίδεται στο στρώμα πυρήνα, θα διαδοθεί στο στρώμα πυρήνα. Όταν συναντήσει την επένδυση, λόγω των διαφορετικών δεικτών διάθλασης, θα σχηματίσει άμεσα μια αρχή παρόμοια με την ανάκλαση του καθρέφτη, αντανακλώντας το σήμα λέιζερ πίσω στο στρώμα πυρήνα. Επομένως, το σήμα λέιζερ της οπτικής επικοινωνίας διαδίδεται πάντα στο στρώμα πυρήνα.

Σχέδιο καλωδίων:Η προετοιμασμένη ράβδος προμορφώματος οπτικών ινών τοποθετείται σε κλίβανο έλξης σύρματος υψηλής θερμοκρασίας για να θερμανθεί και να μαλακώσει και τραβιέται σε ίνες γυαλιού διαφορετικών διαμέτρων με παρόμοιες αναλογίες. Αυτές οι γυάλινες ίνες είναι αυτό που ονομάζουμε συχνά οπτικές ίνες.

Φυσικά, θα υπάρχει εξοπλισμός για τον έλεγχο της θερμοκρασίας τήξης και της ταχύτητας έλξης για να διασφαλιστεί ότι η τραβηγμένη οπτική ίνα είναι ομοιόμορφη και η διάμετρος πληροί τις προδιαγραφές. Στη συνέχεια, αφού κρυώσει η τραβηγμένη ίνα γυαλιού υψηλής θερμοκρασίας, επικαλύπτεται μια στρώση κόλλας στην επιφάνεια, η οποία εμποδίζει την οπτική ίνα να είναι πολύ εύθραυστη και αυξάνει την ευκαμψία της.

Η οπτική ίνα διατίθεται σε τυπικά πηνία ορισμένων μηκών, όπως 10 χιλιομέτρων ή 25 χιλιομέτρων, όπως φαίνεται στο παραπάνω πηνίο.

Αυτό αποτελεί τον πυρήνα της οπτικής ίνας:

Στρώμα πυρήνα

Θέση: Ο πυρήνας βρίσκεται στο κέντρο της οπτικής ίνας.

Σύνθεση: Ο πυρήνας είναι κατασκευασμένος από διοξείδιο του πυριτίου υψηλής καθαρότητας (SiO2) και είναι εμποτισμένος με πολύ μικρή ποσότητα προσμείξεων για την αύξηση του δείκτη διάθλασης του πυρήνα (n1) για το φως.

Λειτουργία: Η κύρια λειτουργία του πυρήνα είναι να μεταδίδει οπτικά σήματα. Δεδομένου ότι ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα είναι υψηλότερος από την επένδυση, όταν το φως εισέρχεται στον πυρήνα και πληροί ορισμένες συνθήκες, το φως θα ανακλάται πλήρως εσωτερικά στη διεπαφή μεταξύ του πυρήνα και της επένδυσης και στη συνέχεια θα μεταδίδεται προς τα εμπρός κατά μήκος του πυρήνα.

Επένδυση

Θέση: Η επένδυση είναι σφιχτά τυλιγμένη γύρω από τον πυρήνα.

Σύνθεση: Η σύνθεση της επένδυσης είναι επίσης πυρίτιο υψηλής καθαρότητας με πολύ μικρή ποσότητα πρόσμιξης. Ο δείκτης διάθλασής του είναι ελαφρώς χαμηλότερος από αυτόν του πυρήνα (n1>n2).

Λειτουργία: Η επένδυση παρέχει επιφάνεια ανάκλασης και απομόνωση φωτός για τη μετάδοση του φωτός, διασφαλίζοντας ότι το οπτικό σήμα μπορεί να μεταδοθεί στον πυρήνα χωρίς διαρροή στον έξω κόσμο. Ταυτόχρονα, η επένδυση παίζει επίσης έναν ορισμένο ρόλο μηχανικής προστασίας.

Επένδυση

Θέση: Η επίστρωση είναι το πιο εξωτερικό στρώμα της οπτικής ίνας.

Σύνθεση: Η επίστρωση συνήθως αποτελείται από υλικά όπως ακρυλικό, καουτσούκ σιλικόνης και νάιλον. Η επίστρωση μπορεί να περιλαμβάνει μια πολυστρωματική δομή όπως μια κύρια επίστρωση, μια στρώση ρυθμιστή και μια δευτερεύουσα επικάλυψη.

Λειτουργία: Η κύρια λειτουργία της επίστρωσης είναι να προστατεύει την οπτική ίνα από τη διάβρωση υδρατμών και τη μηχανική τριβή. Ταυτόχρονα, η επίστρωση αυξάνει επίσης τη μηχανική αντοχή και την ικανότητα κάμψης της οπτικής ίνας, γεγονός που συμβάλλει στην παράταση της διάρκειας ζωής της οπτικής ίνας.

Στη συνέχεια, ένα προστατευτικό στρώμα προστίθεται στο εξωτερικό στρώμα της οπτικής ίνας. Ο σκοπός του πολύχρωμου χρώματος είναι κυρίως να διακρίνει τη σειρά των πυρήνων των ινών. Το πολύχρωμο προστατευτικό στρώμα έξω από την οπτική ίνα είναι στην πραγματικότητα το εξωτερικό περίβλημα της οπτικής ίνας. Τα υλικά του είναι ποικίλα και τα κοινά περιλαμβάνουν PE (πολυαιθυλένιο), PVC (χλωριούχο πολυβινύλιο), PVDF (φθοριούχο πολυβινυλιδένιο), LSZH (επιβραδυντικό φλόγας χωρίς αλογόνο χαμηλής κατανάλωσης καπνού), Plenum (πολυολεφίνη βαθμού επιβραδυντή φλόγας) και Riser (βαθμός άξονα πολυολεφίνη). Αυτά τα υλικά έχουν το καθένα τα δικά του χαρακτηριστικά και τα κατάλληλα περιβάλλοντα, όπως αντοχή στη φωτιά, αντοχή στην υγρασία, αντοχή στις καιρικές συνθήκες κ.λπ.

Το εθνικό πρότυπο για την ακολουθία πυρήνων ινών του BELLCORE είναι: μπλε, πορτοκαλί, πράσινο, καφέ, γκρι, λευκό, κόκκινο, μαύρο, κίτρινο, μωβ, ροζ, κυανό. (το πορτοκαλί ονομάζεται επίσης πορτοκαλί) Ο κωδικός χρώματος πρέπει να συμμορφώνεται με τον χρωματικό κώδικα Munsell, ο οποίος είναι επίσης η πιο ολοκληρωμένη διάταξη κωδικών χρωμάτων στον κόσμο. Το εθνικό πρότυπο πλήρες φάσμα χρωμάτων: μπλε, πορτοκαλί, πράσινο, καφέ, γκρι, λευκό, κόκκινο, μαύρο, κίτρινο, μωβ, ροζ, κυανό. Η ακολουθία του χαλαρού σωλήνα είναι: κόκκινο από λευκό σε λευκό.

Δώδεκα οπτικές ίνες ενώνονται μεταξύ τους και ένα χιτώνιο σχηματίζεται στο εξωτερικό στρώμα μέσω μιας μηχανής χύτευσης με έγχυση. Οι 12 πυρήνες είναι εγκλωβισμένοι σε ένα σωλήνα και το κέικ λαδιού εγχέεται στη μέση για να προστατεύσει τις οπτικές ίνες ενώ γεμίζει τον χώρο.

Για να διακρίνουμε τους σωλήνες πολλαπλών δεσμίδων στο οπτικό καλώδιο, διαφορετικοί σωλήνες δέσμης έχουν διαφορετικά χρώματα. Αυτό επιτρέπει τη διάκριση διαφορετικών οπτικών ινών ανά ομάδα.

Συνδέονται πολλαπλοί σωλήνες δέσμης για να σχηματίσουν οπτικά καλώδια διαφορετικών προδιαγραφών. Εάν ένα οπτικό καλώδιο 12 πυρήνων έχει οπτικές ίνες μόνο σε έναν σωλήνα δέσμης και εάν ένα οπτικό καλώδιο 48 πυρήνων έχει 12 πυρήνες σε καθένα από τους τέσσερις σωλήνες δέσμης, διαμορφώνονται κατ' αναλογία διαφορετικές προδιαγραφές οπτικού καλωδίου.

Γενικά, υπάρχει ένας ενισχυτικός πυρήνας στη μέση του οπτικού καλωδίου και υπάρχει επίσης μια περίπτωση πυρήνα ενίσχυσης μονής όψης. Ένας σωλήνας δέσμης κατανέμεται γύρω από τον ενισχυτικό πυρήνα και προστίθεται ένα περίβλημα για να σχηματιστεί το οπτικό καλώδιο. Ο συνήθως χρησιμοποιούμενος πυρήνας ενίσχυσης οπτικού καλωδίου είναι γενικά χαλύβδινο σύρμα.

Προτού η Κίνα κατακτήσει την τεχνολογία παραγωγής, η τιμή των οπτικών καλωδίων ήταν εξαιρετικά υψηλή. Όταν οι κινεζικές εταιρείες κατέκτησαν την τεχνολογία παραγωγής, η παγκόσμια τιμή των οπτικών καλωδίων έπεσε ραγδαία. Χάρη στους κατασκευαστές μας οπτικών καλωδίων, ειδικά σε εθνικές επιχειρήσεις όπως π.χYOFCκαιFiberHome, για τη συνεισφορά τους στον κλάδο των οπτικών επικοινωνιών της χώρας μου. Χάρη στη συνεχή εξερεύνηση της αποτελεσματικής παραγωγής, το κόστος των ινών στο σπίτι για κάθε νοικοκυριό συνέχισε να μειώνεται, καθιστώντας το ποσοστό διείσδυσης οπτικών επικοινωνιών της Κίνας πολύ μπροστά από τον κόσμο.

Πηγή: Dongguan HX Fiber Technology Co., Ltd