یک پیش قالب فیبر نوری چیست؟

یک دستگاه نوریفیبرپیش قالب، گاهی اوقات به عنوان پیش قالب شیشه ای یا پیش قالب فیبر نامیده می شود، مواد اولیه ای است که از آن فیبر نوری گرفته می شود.به عنوان یکی از سخت ترین محصولات تکنولوژیکی در صنعت ارتباطات فیبر نوری، اغلب به عنوان "چیپ" زنجیره ارزش فیبر نوری توصیف می شود.

خلوص مواد، نمایه شاخص شکنندگی و سازگاری ساختاری از پیش قالب به طور مستقیم از دست دادن انتقال، پهنای باند،قابلیت اطمینان مکانیکی و طول عمر فیبر نوری آماده.

یک پیش قالب فیبر نوری چگونه است؟

یک پیش قالب فیبر نوری یک میله استندری است که عمدتاً از شیشه سیلیس با خلوص فوق العاده بالا ساخته شده است. بسته به فرآیند تولید و الزامات تولید،شکل های اولیه بزرگ ممکن است چندین صد میلی متر قطر و چندین متر طول داشته باشند..

اگر چه بسیار بزرگتر از فیبر نهایی، پیش قالب در حال حاضر حاوی همان ساختار نوری اساسی است:

• هسته ای با شاخص انشقاق بالاتر
• یک پوشش با شاخص شکنندگی پایین تر

در طول کشیدن فیبر، پیش قالب در یک برج کشیدن گرم می شود و به یک فیبر شیشه ای بسیار نازک کشیده می شود.هندسه هسته به پوشش و پروفایل شاخص شکنش در طول فرآیند حفظ می شود.

این ساختار باعث می شود که سیگنال های نوری با بازتاب داخلی کامل از طریق فیبر حرکت کنند و اجازه دهند اطلاعات به طور موثر در مسافت های طولانی منتقل شوند.

چگونه فیبر نوری ساخته می شود؟

تولید پیش قالب فیبر نوری نیاز به کنترل دقیق بر روی خلوص مواد، غلظت دوپنت، توزیع شاخص شکستگی و سازگاری هندسی دارد.

یک مسیر تولید معمول از یک فرآیند دو مرحله ای استفاده می کند. ابتدا، یک میله هسته ای برای تعیین خواص نوری مورد نیاز تولید می شود.سپس میله هسته ای از طریق یک فرآیند پوشش بزرگ تر می شود تا یک پیش قالب کامل مناسب برای کشیدن فیبر را تشکیل دهد.

چهار فناوری اصلی رسوب بخار معمولاً برای تولید پیش قالب های فیبر نوری استفاده می شود.

رسوب بخار خارج (OVD)

در فرآیند OVD، ذرات ریز سیلیس (که اغلب به عنوان دود سیلیس نامیده می شوند) بر روی خارج از یک لوله چرخانده قرار می گیرند. بدن دود متخلخل درنتیجه به شیشه شفاف تقویت می شود.

OVD بهره وری بالایی از رسوب را ارائه می دهد و برای تولید پیش قالب های فیبر نوری بزرگ مناسب است.

رسوب محوری بخار (VAD)

VAD پیش قالب متخلخل را در جهت محوری ایجاد می کند. دود سیلیکونی به طور مداوم بر روی انتهای یک پیش قالب در حال رشد قرار می گیرد که سپس خشک می شود و به شیشه شفاف تبدیل می شود.

این فرآیند بهره وری تولید بالا، عملکرد پایدار و پتانسیل رشد مداوم پیش قالب را ارائه می دهد.به طور گسترده ای در تولید پیش قالب برای فیبر نوری ارتباطات استفاده می شود.

تحلل بخار شیمیایی اصلاح شده (MCVD)

در فرآیند MCVD، گازهای واکنش پذیر از طریق یک لوله سیلیکونی چرخانده جریان دارند در حالی که یک منبع حرارتی خارجی در امتداد طول آن حرکت می کند. لایه های شیشه ای بر روی دیواره داخلی لوله قرار می گیرند،که بعداً به یک میله هسته ای جامد سقوط می کند.

MCVD کنترل انعطاف پذیر بر ترکیب شیشه و پروفایل های شاخص شکنندگی را فراهم می کند، که آن را به ویژه برای فیبر های چند حالت، فیبر های ویژه و محصولات دسته کوچک مناسب می کند.

رسوب بخار شیمیایی پلاسما (PCVD)

PCVD از پلاسمای تولید شده توسط مایکروویو برای سپرده گذاری لایه های شیشه ای بسیار نازک در داخل یک لوله سیلیکون استفاده می کند.

از آنجا که صدها یا حتی هزاران لایه جداگانه می توانند سپرده شوند، PCVD کنترل بسیار دقیق مشخصات شاخص شکنندگی را امکان پذیر می کند.بنابراین برای فیبر های ارتباطی با عملکرد بالا و فیبر های نوری ویژه با ساختارهای نوری پیچیده مناسب است..

چرا پیش ساخت فیبر نوری بسیار مهم است؟

پیش قالب فیبر نوری مهم است زیرا عملکرد فنی و بسیاری از هزینه های تولید فیبر نهایی را تعیین می کند.

عملکرد نوری را تعیین می کند

خلوص شیشه سیلیکاس، یکنواخت توزیع دوپانت و دقت مشخصات شاخص شکنندگی به طور مستقیم بر خواص اصلی فیبر تأثیر می گذارد، از جمله:

• ضخامت نوری
• پهنای باند انتقال
• قطر میدان حالت
• طول موج قطع
• پراکندگی کروماتیک
• عملکرد خم
• سازگاری هندسی

حتی تغییرات کوچک در داخل پیش قالب می تواند بر عملکرد هزاران کیلومتر فیبر تولید شده از آن تأثیر بگذارد.

آن دارای موانع فنی بالا است

تولید پیش قالب شامل رسوب بخار شیمیایی، مواد اولیه با پاکیزه بالا، پردازش حرارتی، تخلیه آب، تثبیت شیشه و کنترل دقیق فرآیند است.

تولید کنندگان همچنین باید گروه های هیدروکسیل، ناخالصی های فلزی، حباب ها و نقایص ساختاری را به حداقل برسانند. در نتیجه، طراحی و تولید پیش قالب های با کیفیت بالا نیاز به تخصص قابل توجهی دارد.تجهیزات تخصصی و توسعه فرآیند بلند مدت.

سهم عمده ای از هزینه های تولید فیبر را تشکیل می دهد

در مقایسه با کشیدن فیبر و تولید کابل، تولید پیش قالب نیاز به تجهیزات پیشرفته تر، مواد خالص تر و کنترل دقیق تر فرآیند دارد.بنابراین این شرکت سهم قابل توجهی از کل ارزش و هزینه تولید فیبر نوری را تشکیل می دهد..

شرکت هایی که قادر به تولید پیش قالب های با کیفیت بالا در مقیاس بزرگ هستند به طور کلی در زنجیره تامین ارتباطات نوری موقعیت مهمی دارند.

روند فعلی بازار و تکنولوژی

تقاضا برای فیبر نوری و پیشگام های فیبر نوری توسط گسترش مداوم:

• زیرساخت های محاسباتی هوش مصنوعی
• مراکز داده های هیپراسکیل
• 5G و شبکه های تلفن همراه آینده
• شبکه های فیبر تا خانه
• سیستم های ارتباطی زیردریایی
• سیستم های سنجش صنعتی
• شبکه های اتصال با سرعت بالا

در عین حال، تقاضا از G معمولی تغییر می کند.652.D فیبر تک حالت به سمت فیبر های غیر حساس به خم مانند G657.A2، و همچنین محصولات فیبر بسیار کم و سایر محصولات فیبر با عملکرد بالا.

افزایش اندازه پیش قالب های فیبر نوری نیز به یک جهت مهم توسعه تبدیل شده است. پیش قالب های بزرگتر به تولید کنندگان اجازه می دهد تا فیبر بیشتری را از هر پیش قالب استخراج کنند.کمک به بهبود بهره وری تولید و کاهش هزینه های تولید واحد.

با این حال، گسترش ظرفیت پیش قالب همچنان چالش برانگیز است. یک خط تولید جدید نیازمند سرمایه گذاری قابل توجهی، تجهیزات تخصصی،کنترل دقیق فرآیند و دوره ساخت و صلاحیت نسبتا طولانی.

مواد بسیار خالص ضروری هستند

عملکرد یک پیش قالب فیبر نوری به شدت به کیفیت مواد اولیه آن بستگی دارد.

برای تشکیل شیشه سیلیکون از پیشگامان حاوی سیلیکون بسیار خالص استفاده می شود، در حالی که دوپانت های انتخاب شده برای تنظیم شاخص شکنندگی آن وارد می شوند.معمولاً برای افزایش شاخص شکنش هسته فیبر استفاده می شود.

لوله ها، میله ها و مواد پوشش دهنده سیلیکونی با پاکیزه بالا نیز برای حفظ سطوح آلودگی پایین و عملکرد نوری پایدار ضروری هستند.

با افزایش تقاضا برای فیبرهای نوری پیشرفته، در دسترس بودن و کیفیت این مواد پیش رو به طور فزاینده ای مهم می شود.

آینده: فیبرهای نوری توخالی و ویژه

علاوه بر الیاف سیلیکونی هسته ای جامد معمولی، صنعت به طور فعال در حال توسعه محصولات نسل بعدی مانند الیاف نوری هسته ای است.

برخلاف فیبر های معمولی، فیبر های هسته ای توخالی بیشتر نور را از طریق یک منطقه مرکزی پر از هوا هدایت می کنند نه شیشه جامد. این طراحی دارای پتانسیل ارائه می دهد:

• تاخیر انتقال پایین تر
• اثرات نوری غیرخطی کاهش یافته
• قابلیت کنترل قدرت بالاتر
• پهنای باند انتقال گسترده تر
• از دست دادن کمتر در طول موج های انتخاب شده

فیبرهای ویژه ای که برای سنجش، لیزر، سیستم های پزشکی طراحی شده اندبرنامه های کاربردی هوافضا و ارتباطات کوانتومی نیز نیازهای جدیدی را برای مواد پیش ساخته فیبر نوری و فن آوری های تولید ایجاد می کنند..

نتیجه گیری

یک پیش قالب فیبر نوری بسیار بیشتر از یک میله بزرگ شیشه سیلیکاس است. این یک ساختار نوری دقیق طراحی شده است که عملکرد اساسی فیبر نهایی را تعیین می کند.

از خلوص مواد اولیه و رسوب بخار تا کنترل شاخص کسر و کشیدن فیبر، هر مرحله از تولید پیش قالب نیاز به تکنولوژی پیشرفته و کنترل کیفیت سختگیرانه دارد.به عنوان مراکز داده هوش مصنوعی، شبکه های ارتباطی با سرعت بالا و فن آوری های نوری نسل بعدی همچنان در حال توسعه هستند، پیشگام های فیبر نوری همچنان یک پایه حیاتی صنعت ارتباطات جهانی خواهند بود.