السبت، 02 أبريل 2011 20: 59

الألياف البصرية

قيم هذا المقال
(الاصوات 0)

الألياف الضوئية عبارة عن خيوط زجاجية رفيعة جدًا مصممة لنقل أشعة الضوء على طول محورها. الثنائيات الباعثة للضوء (المصابيح) or ثنائيات الليزر تحويل الإشارات الكهربائية إلى الإشارات الضوئية التي يتم إرسالها عبر قلب أسطواني داخلي لكابل الألياف الضوئية. تسمح الخصائص الانكسارية السفلية للكسوة الخارجية بنشر إشارات الضوء عن طريق الانعكاس الداخلي على طول القلب الأسطواني الداخلي. تم تصميم الألياف الضوئية وتصنيعها لتنتشر إما كحزمة ضوئية واحدة أو كحزم ضوئية متعددة تنتقل في نفس الوقت على طول النواة. (انظر الشكل 1.)

الشكل 1. ألياف بصرية أحادية ومتعددة

بوت020F2

تُستخدم الألياف أحادية الوضع بشكل أساسي في الاتصالات الهاتفية وتطبيقات التلفزيون الكبلي والعمود الفقري للحرم الجامعي. تُستخدم الألياف متعددة الأوضاع بشكل شائع لاتصالات البيانات وفي شبكات المقر.

تصنيع الألياف الضوئية

المواد والعمليات الخاصة مطلوبة لتصنيع الألياف الضوئية التي تفي بمعايير التصميم الأساسية: (1) نواة ذات معامل انكسار عالي وتكسية ذات معامل انكسار منخفض ، (2) توهين منخفض للإشارة أو فقدان طاقة ، و (3) تشتت منخفض أو توسيع شعاع الضوء.

يعتبر زجاج السيليكا عالي النقاء مع مواد زجاجية أخرى (على سبيل المثال ، زجاج فلوريد معدني ثقيل ، زجاج كالكوجينيد) هي المواد الأولية المستخدمة حاليًا لتصنيع الألياف الضوئية. كما يتم استخدام المواد متعددة الكريستالات والمواد أحادية البلورة وأدلة الموجات المجوفة والمواد البلاستيكية البوليمرية. يجب أن تكون المواد الخام نقية نسبيًا مع تركيزات منخفضة جدًا من المعادن الانتقالية ومجموعات تشكيل الهيدروكسيل (أقل من الأجزاء لكل مليار مستوى). يجب أن تحمي طرق المعالجة الزجاج المتشكل من الشوائب في بيئة التصنيع.

يتم تصنيع الألياف الضوئية باستخدام تحضير طور بخار غير تقليدي لتشكيل زجاجي يتم سحبه بعد ذلك إلى ألياف. يتم تحويل مركبات السيليكا المتطايرة إلى SiO2 عن طريق التحلل المائي باللهب أو ترسيب البخار الكيميائي (CVD) أو الأكسدة عند درجات الحرارة العالية. ثم تضاف المنشطات الأخرى إلى الزجاج لتغيير خصائص الزجاج. تبدأ الاختلافات في عملية ترسيب البخار بنفس المادة ولكنها تختلف في الطريقة المستخدمة لتحويل هذه المادة إلى السيليكا.

تُستخدم إحدى طرق ترسيب الطور البخاري التالية لتصنيع الألياف الضوئية القائمة على السيليكا: (1) ترسيب البخار الكيميائي المعدل (MCVD) ، (2) ترسيب البخار الكيميائي للبلازما (PCVD) ، (3) ترسيب البخار الخارجي (OVD) ، و (4) ترسيب محوري لمرحلة البخار (VAD) (انظر الشكل 2). رباعي كلوريد السيليكون (SiCI4) ورابع كلوريد الجرمانيوم (GeCI4) أو هاليدات سائلة متطايرة أخرى تتحول إلى غاز عند تسخينها قليلاً بسبب ضغط البخار المرتفع. يتم تسليم الهاليد الغازي إلى منطقة تفاعل وتحويلها إلى جزيئات زجاجية (انظر أيضًا الفصل الإلكترونيات الدقيقة وأشباه الموصلات.)

الشكل 2. مخطط تدفق تصنيع الألياف البصرية

بوت020F1

ماكفد و PCVD العمليات. يتم توصيل أنبوب السيليكا المنصهر عالي الجودة بمخرطة زجاجية مزودة بشعلة هيدروجين / أكسجين تعبر طولها. يتم توصيل إمداد مادة الهاليد بأحد طرفي الأنبوب الزجاجي وجهاز غسل بالطرف المقابل لإزالة مادة الهاليد الزائدة. يتم تنظيف سطح الأنبوب الزجاجي أولاً عن طريق تلميع النار حيث تعبر الشعلة طول الأنبوب. يتم إضافة الكواشف المختلفة في نظام البخار اعتمادًا على المنتج الذي يتم تصنيعه. يحدث تفاعل كيميائي عندما تمر الهاليدات عبر جزء الأنبوب الذي يتم تسخينه. تتحول الهاليدات إلى جزيئات "السخام" السيليكا التي تترسب على جدار الأنبوب الزجاجي الداخلي في اتجاه مجرى الشعلة. يتم تلبيد الجسيمات المترسبة في الطبقة الزجاجية. تشبه عملية PCVD عملية MCVD فيما عدا أن الهاليدات يتم توفيرها بواسطة نظام الفقاعات ، ويتم استخدام الموجات الدقيقة بدلاً من الشعلة لتحويل مادة الهاليد إلى زجاج.

OVD و VAD العمليات. في المرحلة الأولى من عملية تصنيع الألياف ، فإن النواة و منتجات طبقة الجدران الكؤوس عبارة عن بخار يترسب حول قضيب هدف دوار لتشكيل التشكيل "السخام". يتم ترسيب المادة الأساسية أولاً ، يليها الكسوة. يجب أن يكون الشكل الكامل نقيًا للغاية ، حيث أن كلا من اللب والكسوة عبارة عن ترسب بخار. يتم تحديد هندسة الألياف خلال مرحلة التجهيز للتصنيع. بعد إزالة القضيب المستهدف ، يتم وضع التشكيل في الفرن ، حيث يتم دمجه في زجاج صلب وشفاف ويتم إغلاق الفتحة المركزية. يتم تمرير الغاز عبر التشكيل لإزالة الرطوبة المتبقية التي تؤثر سلبًا على توهين الألياف (فقدان الإشارة الضوئية أثناء انتقال الضوء على طول محور الألياف). ثم يتم غسل التشكيلات المسبقة بحمض الهيدروفلوريك لضمان نقاء الزجاج وإزالة الملوثات.

يتم وضع التشكيل الزجاجي المدمج في برج سحب لتشكيل حبلا متواصلا من الألياف الزجاجية. أولاً يتم تحميل التشكيل في الجزء العلوي من فرن السحب. بعد ذلك ، يتم تسخين طرف التشكيل وتبدأ قطعة من الزجاج المصهور في السقوط. نظرًا لسحب هذه القطعة (سحبها) ، فإنها تمر عبر جهاز مراقبة القطر الداخلي للتأكد من أن الألياف تلبي قطرًا محددًا دقيقًا (يقاس عادةً بالميكرونات.) يجب أن يتوافق قطر غلاف الألياف مع المواصفات الدقيقة من أجل الحفاظ على فقدان الإشارة عند التوصيلات منخفضة . يتم استخدام قطر الكسوة الخارجية كدليل لمحاذاة نوى الألياف أثناء الاستخدام النهائي. يجب أن تصطف النوى حتى يحدث نقل الضوء بكفاءة.

يتم تطبيق بوليمر أكريليت أو مواد الطلاء الأخرى ومعالجتها بمصابيح فوق بنفسجية. تهدف الطلاءات إلى حماية الألياف الضوئية من البيئة أثناء الاستخدام النهائي. يتم اختبار الألياف الضوئية للتأكد من مطابقتها لمعايير التصنيع الخاصة بالقوة والتوهين والهندسة. يتم لف أطوال معينة من الألياف على بكرات حسب مواصفات العميل.

يتم مواجهة عدد من المخاطر المحتملة أثناء تصنيع الألياف الضوئية. وتشمل هذه: (1) التعرض لحمض الهيدروفلوريك (عند تنظيف التشكيلات الزجاجية) ، (2) الطاقة المشعة والضغط الحراري المرتبط ببيئات العمل بالقرب من المخارط وعمليات ترسيب البخار ، (3) التلامس المباشر مع الأسطح الساخنة أو المواد المنصهرة (التشكيلات الزجاجية ) ، (4) التعرض لطلاءات بوليمر أكريليت (محسس الجلد) ، (5) ثقوب الجلد والتمزقات أثناء التعامل مع الألياف و (6) مجموعة متنوعة من المخاطر الجسدية الموصوفة سابقًا.

 

الرجوع

عرض 9498 مرات آخر تعديل يوم السبت 30 يوليو 2022 21:38

"إخلاء المسؤولية: لا تتحمل منظمة العمل الدولية المسؤولية عن المحتوى المعروض على بوابة الويب هذه والذي يتم تقديمه بأي لغة أخرى غير الإنجليزية ، وهي اللغة المستخدمة للإنتاج الأولي ومراجعة الأقران للمحتوى الأصلي. لم يتم تحديث بعض الإحصائيات منذ ذلك الحين. إنتاج الطبعة الرابعة من الموسوعة (4). "

المحتويات

مراجع الزجاج والفخار والمواد ذات الصلة

المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI). 1988. بلاط سيراميك. ANSI A 137.1-1988. نيويورك: ANSI.

كارنيجليا ، وإس سي بارنا. 1992. دليل تكنولوجيا الحراريات الصناعية: المبادئ والأنواع والخصائص والتطبيقات. بارك ريدج ، نيوجيرسي: منشورات نويز.

هابر ، RA و PA سميث. 1987. نظرة عامة على الخزف التقليدي. نيو برونزويك ، نيوجيرسي: برنامج صب السيراميك ، روتجرز ، جامعة ولاية نيو جيرسي.

بيرسون ، الموارد البشرية. 1983. تصنيع وخصائص تكنولوجيا الزجاج. سيول: شركة Cheong Moon Gak للنشر.

Tooley ، FV ، محرر. 1974. دليل صناعة الزجاج. المجلدات. الأول والثاني. نيويورك: Books for Industry، Inc.