BANNER HABER DETAY

ZUMBACH
07.02.2019

Optik Fiber - bir kum tanesinden, 
yüksek performanslı bir iletişim bileşenine. Layman'ın şartları ve daha fazlası

 

1.  Fiber optik kablonun başlangıcı, preform (önkalıp) olarak bilinen yapıya dönüştürülmüş silika kumudur. Hem içte hem dışta neredeyse mükemmel bir yüzeye, kesin olarak bir eşmerkezlilik ve duvar kalınlığına sahip, yüksek kalitede bir cam tüptür.

2.  Preformun imalatında, dış çapı ölçmek için hassas kontrol aletlerinin gerekli olduğu tipik olarak bir torna işlemi kullanılır, böylece sürekli kontrol sağlamak için değerli işlem verileri makineye geri beslenir. Bu, genellikle tarama lazer çap ölçütleri kullanılarak tamamlanmaktadır. İşlem, 2000°C'nin üzerindeki işlem sıcaklıklarını kapsayabildiğinden, kurulum için özel olan herhangi bir kontrol aletinin özenle hazırlanması gerekmektedir.

3.  Tamamlanan Preform daha sonra ekstrüzyon işlemi olarak işlev gören bir kuleye monte edilir. Bu, çekme işlemi olarak bilinir, burada yoğun ısı Preform'un tabanına yönlendirilerek erimesine ve bir damlacık oluşturmasına neden olmaktadır. Fiber şeklini alır.

4.  Damlacık, çekme kulesinin dibinde bir çekim ünitesi gibi hareket eden bir çekme ünitesi tarafından yakalanır. Preform, bir tahrik sistemi tarafından, sürekli bir damlacık ve böylece sürekli bir tek tip çaplı bir fiberi muhafaza etmek için çekme kulesinin tepesindeki ısıtılmış alana beslenir.

5.  Çekme işlemi sırasında, preformun ısıtma cihazına göre konumlandırılması, eş merkezli ve neredeyse tamamen yuvarlak bir filament sağlanması için çok önemlidir. Bu, Preformu ısıtılmış alandan besleyen, ancak aynı zamanda merkezi konumunu 2 x ekseni (X & Y) biçiminde dengeleyen çoklu servo sürücü çözümleri ile sağlanmaktadır. Bu işlemin, çok eksenli Çapları ölçerek, çekme kulelerinin hareketli eksenleriyle doğrudan ilişkili olabilecek, ve aynı anda çekme kuleleri gerçek merkezine ilişkin optik pozisyonu geri besleyebilecek şekilde optimize edilmesini sağlamak için lazer çap ölçerler esastır. Bir fiberin performansı, boyutlar ve enine kesitte düzgünlüğü ile doğrudan ilgilidir.

6.  Aynı işlemde, daha ileri işlem ekipmanlarına temas etmeden önce renklerin kurumasını sağlamak için özel sertleştirme fırınları gerektiren çok sayıda renk tanımlayıcı kat uygulanmaktadır. Yine, düzgün yüzey kaplaması için uzman çap ölçüm cihazları kullanılmaktadır. Son olarak, eksik kaplama, kaplama içindeki jeller, kabarcıklar, çizikler ve katman ayrışmaları gibi oluşumlardan kaynaklanan herhangi bir yüzey kusurunu yakalamak için bir yüzey arıza cihazı kullanılmaktadır. 

7.   Makara cihazından. Bitmiş fiber, tamburların üzerine, bugün bir seferde 3 Km'yi aşabilecek kadar gerekli uzunluklarda sarılır.

8.  Optik fiberler genellikle nihai uygulamalarına özgü demetler halinde gruplanır; burada önemli olan, kırılabilir temel filamenlerin kırılması riski oluşturabilecek sıkı bir sarım, bükülme veya dolaşma meydana gelmemesinin sağlanmasıdır. Paketlenmiş fiberlerin tipik formları Şeritler, gevşek tüpler, sıkı tamponlanmış lifler ve Zip Twins olarak bilinir. Her ünitedeki fiberlerin sayısı, her zaman ihtiyaçlarda fazlalık / gelecek artışlar göz önüne alındığında, tek bir fiberden belki 32 veya daha fazlasına kadar değişebilir.

9.  Paketlenmiş fiberlerin bu farklı şekillerini tamamlamak için değişen işlemler, jöle dolgulu tüp ekstrüzyonu, SZ sarım, tüp ekstrüzyonu, şerit renklendirme, Kevlar filamentleri ve benzeri malzemelerle büküm gibi işlemleri içermektedir.

10.  Yine bu çoklu işlemler için, işlem sırasında ölçmek ve dış çaplar, iç çaplar, duvar kalınlıkları, eşmerkezlilikler, fiber uzunlukları ve yüzey bitişleri gibi ürün parametrelerini korumak adına kontrol yetenekleri sunmak için özel kontrol aletleri gereksinimleri mevcuttur. Aletler arasında, lazer çap göstergeleri, Topak ve Boyun aşağı yüzey dedektörleri, temassız hız ve uzunluk cihazları, Ultrasonik Duvar kalınlığı cihazları gibi cihazlar bulunmaktadır.

Daha ayrıntılı olarak preform işlemi
Farklı üretim yöntemlerinde Preform örnekleri aşağıdadır:

Üstün optik fiber yapmanın anahtarı, yüksek oranda saflaştırılmış malzemeleri en iyi üretim süreciyle birleştirmektir.  Fiber “doğrudan çekilebilir” ya da esas olarak nihai fiber için belirli oranları koruyan çok katmanlı bir saf 'cam' boşluk olan bir “preform” dan çekilebilir.

“Doğrudan Çekme”, artık bu yöntemlerle üretilen fiberin yüksek oranda zayıflatılmasından dolayı büyük fiber üreticileri tarafından kullanılmamaktadır (bu üretim yöntemlerini kullanırken katışıklık getirmemek zordur).  İki ana doğrudan çekme işleminden bahsetmek gerekebilir:

 

Dahili Bırakım (IVD )
Bu yöntemde, bir oksijen-hidrojen brülörü ile donatılmış bir cam işleme torna tezgahına bir ultra saf silika tüpü monte edilir.  Kloridler ve oksijen tüpün bir ucundan verilir ve brülörün ısısı ile reaksiyona girerler. Elde edilen kurumlar (mikron altı silika ve germanya parçacıkları), brülörün tüp aşağı akışının içinde biriktirilir. Brülör çökeltilerin üzerinden geçtikçe katı cama vitrifiye edilirler.  Kırılma indis profili, silikon ve germanyum klorür oranını değiştirerek dıştan çekirdeğe doğru katman katman oluşturulur (ne kadar çok germanyum, o kadar yüksek kırılma indisi).  Bu yöntemin avantajları, reaksiyonun bir tüpün içine hapsolması ve vitrifikasyonun bırakım ile aynı aşamada yapılmasıdır.

Dış Bırakım (OVD)
Bu yöntemde kimyasal buharlar, alevde hidroliz adı verilen bir işlemle oksitlenir.  Torç yanal olarak hareket ederken, bırakım bir silika çubuğun dışında yapılır.  Bırakım tamamlandığında, çubuk çıkarılır ve elde edilen tüp daha sonra çökme ve vitrifikasyon için başka bir işleme taşınır.  Bu yöntemin, fiberin merkezinde (center-line dip) en iyi eşbiçimliliğe yol açtığı iddia edilmektedir; bu da ışık kaynaklarının LED'den lazere doğru hareket ettiğinden giderek daha önemli bir hale gelecektir.  Fiber optiklerde önemli bir maliyet faktörü, sinyali büyük uzunluklarda yükseltme ihtiyacıdır.  Düşük güçlü LED ışık kaynaklarından yüksek güçlü lazerlere geçişte, [tekrarlayıcı istasyonları arasındaki] bu mesafeler artacaktır.  Bir dezavantajı, lazerin daha yüksek gücünün merkez çizgisinde daha fazla saflık gerektirmesidir, aksi takdirde komplikasyonlar ortaya çıkacaktır.
Çökme
Preform, OVD ve IVD işlemlerinde üretildikten sonra, preformun fiber içine çekilmeye hazır hale gelmesi için daha ileri adımlar gereklidir. Her iki durumda da, preformun merkezinde (OVD durumunda daha büyük) çökme gerektiren bir boşluk vardır.  OVD ile vitrifikasyon da gereklidir.
Zumbach'ın preform üretim sürecindeki rolü
Üç işlemin tamamında, IVD , OVD ve VAD'de, tabakalama işlemi sırasında boyutsal özelliklerin muhafaza edilmesi kesinlikle kritiktir (her tabakanın spesifik kalınlık ve bileşimde olması önemlidir).  Nihai çekilmiş fiberin istenen performans özelliklerine sahip olması için kesin oranlar korunmalıdır.

Çap göstergesinin sağladığı iki temel işlev çap ve konumdur.  Çap bırakım tabakası kalınlığını belirlemek için kritikken, konum da tipik olarak 35 ila 55 mm arasında olan boru biçimli preform ile bırakım torcu arasındaki mesafenin korunması için kritiktir. Çap her geçişle (OVD) artar, ancak preformun dış yüzeyine göre torç pozisyonu sabit olmalıdır.

Boyutsal olarak konuşursak, preformun çapı büyüdükçe, bundan daha uzun bir tek fiberin çekilebileceği de belirtilmelidir.  Buradaki denge, zayıflamanın preform çapı ile artması, böylece fiber uzunluğunu sınırlamasıdır.  İşlemler düşük fiber zayıflatması üretmek üzere düzeltildiğinden, preform çaplarının orantılı olarak artacağı çıkarılabilir.  Örnek olarak, 80 mm çapında bir preform, 400 km uzunluğunda ve .125 mm çapında bir tek modlu fiber üretebilir.  

Hem IVD hem de OVD , preform üretimi için 'fiber torna' ya dayanmaktadır.  Bu torna esas olarak makinecilerin torna tezgahı ile aynıdır, “iş parçasının” uçlarını tutan dönen aynalar, bu durumda bir kuvars tüptür.  

VAD, özel bir durumdur, çünkü bırakım, eksenel olarak yarı kapalı bir odada ("atomize öncesi püskürtme odası") dikey bir kule üzerinde yapılır (bu büyük yapılar yükseklikte birkaç kattır).  Bu yöntem, her biri bir katmandan (çekirdek, kaplama, vb.) sorumlu olan çoklu torç kullanan tüm bırakım katmanlarını TEK SEFERDE uygular.  Preform daha sonra kuledeki üst / alt aynalara yerleştirilmiş askı çubuklarına (ayrıca kuvars) kaynatılmaktadır.  Preform döndürülür ve istenen çap ve tabaka kalınlığını korumak için iki kule aynası arasında aynı anda çekilir.

VAD, bir gözetleme camından ölçmek için bir çap tarayıcı gerektirmektedir.  Isı kalkanları önerilir, ancak gerekli değildir (oda sıcaklığının 3000 Celsius'a ulaştığını unutmayın).  Çap ölçer, preform boyunca doğru çapı okuyabilmeli ve aynı zamanda kuvars askı çubukları ile gerçek preform arasındaki geçiş noktasını da bulabilmelidir (çap değişimi ile tanımlanır) 

Ayrıntılı olarak Fiber Çekme:
Preformun imal edilmesiyle, imalat, optik cam fiberinin preformdan çekilmesiyle devam eder.  Bu, tipik olarak preformun bir çekme kulesinin tepesine yerleştirilmesi ve camın sıvılaşmaya başlaması için ısı kullanılmasıyla gerçekleştirilir.  Bu noktada preformun dibinde bir erimiş cam bilyesi oluşur ve bu, daha sonra makinelerden bir sarma makarasına yönlendirilir.  Spesifikasyonlar karşılandıktan sonra, uç (cam bilye) çıkarılır ve kalan fiber makaralara konur. Bu işlemin çeşitli aşamaları aşağıda açıklanmıştır.

Bu yöntemlerle üretilen fiber türleri ve markaları üzerinde görünüşte sonsuz permütasyonlar vardır, ancak tüm fiberler Tek Modlu fiber ve Çok Modlu fiber olmak üzere iki geniş kategoride gruplandırılabilir.  Mod kelimesi, bir fiber boyunca bağımsız bir ışık yolunu tarif eder.  Bu nedenle, “tek mod” sadece bir yola izin veren fiberleri ve “çok mod” ise çok sayıda izin veren fiberleri ifade etmektedir.  Genellikle, tek modlu fiber uzun mesafeli aktarımlar (km) için ve çoklu mod ise daha kısa mesafelerde (2000 m veya daha az) kullanılır, ancak bu kurallar daimi değildir. 

Tüm fiberler, boyutları preform aşamasında belirlenen, bir çekirdek ve bir kaplama tabakası içermektedir.  Her iki çekilmiş fiber türünün dış çapı 125 mikrondur, ve ışık dalgalarını taşıyan çekirdek ve kaplamadan ibarettir.  Koruyucu UV kaplama(lar) oldukça değişiklik gösterebilir, ancak genellikle son çapı 250 ila 900 mikron arasında getirir.
Preform 2000 0C'ye kadar ısıtılır.  Cam yumuşar ve yerçekimi camı aşağıya çeker

Fiberin kulede ortalanması için konumsal geri bildirim kullanılır

Çap geri bildirimi, çapı korumak için çekme hızlarını ayarlamakta kullanılır.

Plastik kaplamalar fiberi çevreden korur ve dayanıklılık kazandırır.  Kaplanmış fiber artık kirleticilere (toz) maruz kalmamaktadır.

Fiberin test edilmesi, fiberin gerilime maruz kalmasını içerir, böylece iç kusurlar belirgin hale gelir.  Tipik bir test spesifikasyonu, 1 saniye boyunca %1 uzama oranıdır.  

 

Genellikle, tek modlu fiber tipik olarak yaklaşık (125 - 8/2) 58.5 mikron kalınlığında bir kaplama tabakası gerektiren 8 mikronluk bir çekirdek çapına sahiptir.  Çok modlu fiber çekirdekleri, kelimenin tam anlamıyla, herhangi bir çapta olabilir, ancak genel çekirdek çapları, 50 mikron ve 62,5 mikrondur (kaplama kalınlıkları için sırasıyla, 37.5 ve 31.3 mikron).

Çok modlu fiberin daha büyük çekirdeği, ışığın hareket etmesi için daha fazla yol (mod) sağlar.  Bununla birlikte, denge, ışık dalgasının daha fazla zayıflamasıdır (ışık, fiberin birim uzunluğu başına daha büyük mesafeler kat eder).  Tekli mod, yol sayısını (modlar) yalnızca bir taneyle sınırlandırır, ancak sinyalin yenilenmesi arasında çok daha fazla aktarım mesafesi ile sonuçlanır.

Fiber çekme işleminin bir alt basamağı, UV işlemli mürekkeplerin uygulanmasıyla fiberin renklendirilmesidir.  Bu, her bir fiberin türü, büyüklüğü ve performans özellikleri bakımından sadece rengiyle tanımlanmasını sağlar.


Aşağıdaki örnekler preform üretim torna tezgahı, bir fiber çekme kulesi, çok çekirdekli bir fiber kanal içinde daha fazla fiber kabloların üflenmesini (sahaya monte edilmesini) sağlayan gevşek tüplü kabloları göstermektedir. Bu, fiberi hali hazırda kurulmuş olan kanaldan aşağıya taşımaya yardımcı olmak için sıkıştırılmış bir hava kaynağının yardımı ile yaplmaktadır. 

 



  FUAR TAKVİMİ