土曜日、4月02 2011 20:59

光ファイバー

このアイテムを評価
(0票)

光ファイバーは、軸に沿って光線を伝送するように設計された髪の毛のように細いガラスのストランドです。 発光ダイオード(LED) or レーザーダイオード 電気信号を光信号に変換し、光ファイバー ケーブルの内側の円筒形コアを介して伝送します。 外部クラッドの低屈折特性により、光信号は内部反射によって内部の円筒形コアに沿って伝搬されます。 光ファイバーは、単一の光ビームとして、またはコアに沿って同時に伝送される複数の光ビームとして伝播するように設計および製造されています。 (図 1 を参照してください。)

図 1. シングルモードとマルチモードの光ファイバー

POT020F2

シングルモード ファイバは、主に電話、ケーブル テレビ アプリケーション、およびキャンパス バックボーンに使用されます。 マルチモード ファイバーは、一般的にデータ通信や構内ネットワークで使用されます。

光ファイバー製造

基本的な設計基準を満たす光ファイバーを製造するには、特別な材料とプロセスが必要です。(1) 屈折率の高いコアと屈折率の低いクラッド、(2) 信号減衰または電力損失が低い、(3)光ビームの低分散または広がり。

他のガラス材料 (すなわち、重金属フッ化物ガラス、カルコゲナイド ガラス) を含む高純度シリカ ガラスは、現在、光ファイバーの製造に使用される主要な材料です。 多結晶材料、単結晶材料、中空導波管、高分子プラスチック材料も使用されます。 原材料は、遷移金属とヒドロキシル形成基の濃度が非常に低く (XNUMX 億分の XNUMX レベル未満)、比較的純粋でなければなりません。 処理方法は、成形ガラスを製造環境の不純物から保護する必要があります。

光ファイバは、従来とは異なるガラス プリフォームの気相準備を使用して製造され、その後ファイバに引き抜かれます。 揮発性シリカ化合物はSiOに変換されます2 火炎加水分解、化学蒸着 (CVD) または高温酸化による。 次に、ガラスの特性を変更するために、他のドーパントがガラスに追加されます。 蒸着プロセスのバリエーションは同じ材料から始まりますが、この材料をシリカに変換する方法が異なります。

シリカベースの光ファイバーを製造するために、次の気相堆積方法の 1 つが使用されます。 (2) 気相軸方向堆積 (VAD) (図 3 参照)。 四塩化ケイ素 (SiCl4)、四塩化ゲルマニウム(GeCI4)または他の揮発性液体ハロゲン化物は、蒸気圧が高いため、わずかに加熱するとガスに変わります。 ガス状のハロゲン化物が反応ゾーンに送られ、ガラス粒子に変換されます (次の章も参照)。 マイクロエレクトロニクスと半導体。)

図 2. 光ファイバー製造のフローチャート

POT020F1

MCVD & PCVD ラボレーション. 高品質の溶融石英チューブが、その長さを横切る水素/酸素トーチを備えたガラス加工旋盤に取り付けられています。 ガラス管の一端にはハロゲン化物供給源が取り付けられ、反対側の端には余分なハロゲン化物を除去するためのスクラバーが取り付けられています。 ガラス管の表面は、トーチが管の長さを横切るときに、最初にファイヤー ポリッシングによってきれいにされます。 製造される製品に応じて、さまざまな試薬が蒸気システムに追加されます。 ハロゲン化物が加熱されているチューブのセクションを通過すると、化学反応が発生します。 ハロゲン化物はシリカの「すす」粒子に変化し、トーチの下流でガラス管の内壁に堆積します。 堆積した粒子はガラス層に焼結されます。 PCVD プロセスは、ハロゲン化物がバブラー システムによって供給され、ハロゲン化物材料をガラスに変換するためにトーチの代わりにマイクロ波が使用されることを除いて、MCVD と似ています。

OVD およびVAD ラボレーション. 繊維製造プロセスの最初の段階では、 & 被覆 回転するターゲット ロッドの周りにガラスが蒸着され、「すす」プリフォームが形成されます。 コア材料が最初に堆積され、続いてクラッドが堆積されます。 コアとクラッドの両方が蒸着されるため、プリフォーム全体が非常に純粋でなければなりません。 繊維の形状は、製造のレイダウン段階で決定されます。 ターゲット ロッドを取り外した後、プリフォームを炉に入れ、固く透明なガラスに固め、中央の穴を閉じます。 プリフォームにガスを通過させて、ファイバーの減衰 (光がファイバー軸に沿って伝送される際の光信号の損失) に悪影響を与える残留水分を除去します。 次にプリフォームをフッ化水素酸で洗浄して、ガラスの純度を確保し、汚染物質を除去します。

固結したガラスプリフォームをドロータワーに入れ、ガラス繊維の連続ストランドを形成します。 最初に、プリフォームがドロー炉の上部にロードされます。 次に、プリフォームの先端が加熱され、溶融したガラス片が落下し始めます。 この部分が引き抜かれる (引っ張られる) ときに、ファイバーが正確な指定された直径 (通常はミクロン単位で測定) を満たしていることを保証するために、インライン直径モニターを通過します。 . 外側のクラッド径は、最終使用時にファイバ コアを整列させるためのガイドとして使用されます。 光の伝達が効率的に行われるように、コアを一列に並べる必要があります。

アクリル樹脂などの塗料を塗布し、紫外線ランプで硬化させます。 コーティングは、最終使用時に光ファイバーを環境から保護することを目的としています。 光ファイバは、強度、減衰、およびジオメトリの製造基準に適合することを保証するためにテストされています。 お客様の仕様に従って、特定の長さのファイバーがリールに巻き取られます。

光ファイバーの製造中には、多くの潜在的な危険に遭遇します。 これらには、(1) フッ化水素酸への暴露 (ガラス プリフォームのクリーニング時)、(2) 旋盤および蒸着プロセスの近くの作業環境に関連する放射エネルギーおよび熱応力、(3) 高温面または溶融材料 (ガラス プリフォーム) との直接接触が含まれます。 )、(4) アクリル ポリマー コーティング (皮膚感作物質) への暴露、(5) ファイバーの取り扱い中の皮膚の穿刺および裂傷、および (6) 前述のさまざまな物理的危険。

 

戻る

読む 9866 <font style="vertical-align: inherit;">回数</font> 最終更新日: 30 年 2022 月 21 日 (土) 38:XNUMX

免責事項: ILO は、この Web ポータルに掲載されているコンテンツが英語以外の言語で提示されていることについて責任を負いません。英語は、オリジナル コンテンツの最初の制作およびピア レビューに使用される言語です。その後、特定の統計が更新されていません。百科事典の第 4 版 (1998 年) の作成。

内容

ガラス、陶器および関連資料

米国規格協会 (ANSI)。 1988年。セラミックタイル。 ANSI A 137.1-1988。 ニューヨーク: ANSI.

カーニリア、SC バルナ。 1992. 工業用耐火物技術のハンドブック: 原理、種類、特性、およびアプリケーション。 ニュージャージー州パークリッジ:Noyes Publications。

ハーバー、RAおよびPAスミス。 1987. 伝統陶磁の概要。 ニュージャージー州ニューブランズウィック: セラミック鋳造プログラム、ラトガース、ニュージャージー州立大学。

パーソン、HR。 1983. ガラス技術の製造と特性。 ソウル: Cheong Moon Gak Publishing Company.

トゥーリー、FV(編)。 1974. ガラス製造のハンドブック。 巻。 ⅠとⅡ。 ニューヨーク: Books for Industry, Inc.