2.当玻璃灰积累到所需的厚度后,基材棒移动到其他加热步骤,以消除玻璃灰层中的水分或气泡。在加热过程中,空心玻璃管和内部玻璃灰层凝固形成高纯度二氧化硅的晶体或预制棒。预制棒的直径通常为10至25毫米,长度为600至1000毫米。
3.然后纤芯继续通过机器进行一系列的检查和加工:检查直径大小、涂覆保护层、热固化。最后,被卷绕到一个线轴上。
拉丝
4.固体预制棒自动转移到垂直拉丝系统中(见图3)。组成典型的垂直拉丝系统的机器最高可达两层楼,可生产长达300千米的连续纤维。该系统包括熔化预制件尾端的熔炉、用于测量从预制件上拉出纤维直径的传感器、用于在光纤包层涂覆上保护层的涂层装置。
图3 在固体玻璃预制件制备完成后,将其转移到一个直立的拉丝系统,在该系统中对预制件进行高温加热。玻璃软化在预制棒尖端形成了一小滴熔融的球状玻璃,依靠重力下垂,带动里面的单根光纤被拉出成细丝。
5.预制棒首先通过一个高温加热炉,将预制棒尖端加热到大约2000℃,足以使玻璃预制棒软化,软化的熔融态玻璃从高温加热炉底部的喷嘴处滴落出来并凝聚形成一带小球细丝,靠自身重量下垂逐渐变细而成纤维,即我们所说的裸光纤。将有小球段纤维称为“滴流头”。“滴流头”脱落,内部的单光纤从预制棒中拉出,由牵引棍绕到卷筒上。由预制棒拉丝而成的光纤,以玻璃灰形式沉积的二氧化硅构成了光纤的纤芯,原始的基材棒(空心玻璃棒)构成光纤的包层。
6.当纤维被拉出时,测量装置会监测纤维的直径和中心位置,而另一装置会给纤维涂上保护层。然后纤维通过一个固化炉固化,另一个测量装置检测它的直径,把它缠绕在一个线轴上。
质量控制始于作为棒材和纤维涂层原料的化合物的供应商。专业化学品供应商提供化合物的详细化学分析报告,这些报告经常由连接到工艺容器的计算机的在线分析仪检测。
过程工程师和训练有素的技术人员密切关注密封的容器中预制棒的生产和拉丝过程。计算机操作复杂的控制系统来管理生产过程中的高温高压。精密测量设备可连续监测光纤直径,并为拉丝过程的控制提供信息。
随着对光学性能改善材料的研究不断深入,未来的光纤将会得到发展。目前,含高氟化合物的石英玻璃制造的光纤应用前景最为广阔,其能量损耗甚至低于目前的高效光纤。然而,二氧化硅玻璃纤维目前较难制造,因为产品可能是脆弱的,容易出现水分问题。
除了使用更精细的材料外,对可携带的数据量和传输距离的提高也在研究改进中。莫斯科物理与技术研究所和澳大利亚国立大学的研究人员发现了一种利用硅纳米粒子将光纤内的光散射效应增强100倍的方法。这将有助于提高发射强度,意味着可以延长长途线路中中继器之间的距离。