วันนี้ ติดตาม HX Fiber เพื่อสำรวจว่าทรายถูกเปลี่ยนเป็นใยแก้วนำแสงทีละขั้นตอนได้อย่างไร:

ขั้นตอนที่ 1: ทำความเข้าใจกับวัตถุดิบของใยแก้วนำแสง

ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบที่พบมากที่สุดและเป็นวัตถุดิบที่สำคัญที่สุด

ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบที่พบมากเป็นอันดับสองในเปลือกโลก โดยส่วนใหญ่พบในควอตซ์ในรูปของซิลิคอนไดออกไซด์ (ส่วนประกอบหลักของทราย) และเป็นพื้นฐานของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ซิลิคอนเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาอุตสาหกรรมการสื่อสารและข้อมูล ชิปเกือบทั้งหมดใช้ซิลิคอน และ 90% ของวงจรรวมใช้พื้นผิวซิลิกอน

เนื่องจากเป็นวัสดุที่สำคัญที่สุดสำหรับการสื่อสารในปัจจุบัน ส่วนประกอบหลักของใยแก้วนำแสงคือซิลิคอนไดออกไซด์ การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงเป็นวิธีการสื่อสารที่ใช้คลื่นแสงในการส่งข้อมูลในใยแก้วนำแสง เนื่องจากความถี่แสงที่สูงมาก ความจุของการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงจึงมีขนาดใหญ่มากและการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงยังมีข้อดีคือ ความสามารถในการป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่แข็งแกร่งและการลดทอนสัญญาณต่ำ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการสื่อสารสมัยใหม่

ส่วนประกอบหลักของใยแก้วนำแสงคือซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) ซิลิคอนไดออกไซด์เป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่มีจุดหลอมเหลวสูงและมีความแข็งสูง อีกทั้งยังเป็นวัตถุดิบสำคัญในการผลิตใยแก้วนำแสง ในการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง คลื่นแสงจะถูกส่งผ่านใยแก้วนำแสงที่ทำจากซิลิคอนไดออกไซด์ ทำให้สามารถส่งข้อมูลได้รวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และระยะไกล

ขั้นตอนที่ 2: เลือกทราย

ในธรรมชาติ ซิลิคอนส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปของทรายควอทซ์ ทรายใสในทรายแม่น้ำเหมาะที่สุด ทรายทะเลทรายเป็นกรวด ดินประสิว และฝุ่น ไม่เหมาะสำหรับการสกัดซิลิกอน แต่ทรายแม่น้ำคุณภาพสูงเป็นวัสดุคุณภาพสูงในการสกัดซิลิกอน แท่งซิลิกอนบริสุทธิ์เป็นสารตั้งต้นสำหรับการผลิตชิป ในขณะที่ซิลิกาบริสุทธิ์จะใช้ในการผลิตแก้วและใยแก้วนำแสง

ทรายที่จำเป็นสำหรับใยแก้วนำแสงจะจู้จี้จุกจิกมากขึ้น หินควอทซ์ แคลเซียมออกไซด์ ฯลฯ เราจำเป็นต้องค้นหาวัตถุดิบที่เหมาะสมจากธรรมชาติ

กระบวนการผลิตตั้งแต่ทรายไปจนถึงใยแก้วนำแสงมีขั้นตอนดังต่อไปนี้:

เตรียมวัตถุดิบ: วัตถุดิบหลักได้แก่ ทรายควอทซ์ อลูมินา แคลเซียมออกไซด์ ฯลฯ โดยทรายควอทซ์เป็นวัตถุดิบที่สำคัญที่สุด ซึ่งทำจากซิลิกาที่มีความบริสุทธิ์สูงผ่านกระบวนการพิเศษ วัตถุดิบเหล่านี้จำเป็นต้องถูกบด คัดกรอง ฯลฯ เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพและขนาดอนุภาคที่สม่ำเสมอ

เนื่องจากเทคโนโลยีที่สำคัญที่สุดสำหรับการสื่อสารสายเคเบิลออปติก พรีฟอร์มใยแก้วนำแสงจึงเป็นเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่สุด

พรีฟอร์มใยแก้วนำแสงเป็นวัสดุแท่งดั้งเดิมที่ควบคุมประสิทธิภาพของใยแก้วนำแสง โดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายสิบถึงหลายร้อยมิลลิเมตร ชั้นในเป็นชั้นแกนกลางที่มีดัชนีการหักเหของแสงสูงและชั้นด้านนอกเป็นชั้นหุ้มที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่ำเพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขพื้นฐานสำหรับการส่งผ่านคลื่นแสงในชั้นแกนกลาง พรีฟอร์มใยแก้วนำแสงประกอบด้วยแกนหลักและการหุ้ม มีกระบวนการผลิตหลักสี่ขั้นตอน: การสะสมไอสารเคมีแบบดัดแปลง (MCVD), การสะสมไอสารเคมีตามแนวแกน (VAD), การสะสมไอสารเคมีแบบแท่งออก (OVD) และการสะสมไอสารเคมีในพลาสมา (PCVD) ในหมู่พวกเขา VAD และ PCVD มีความคุ้มทุนที่ครอบคลุมสูงและค่อยๆ กลายเป็นกระแสหลักของการผลิต พรีฟอร์มใยแก้วนำแสงที่ได้รับจะถูกวางไว้ในเตาหลอมที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้ความร้อนและความอ่อนตัว และถูกดึงเข้าไปในเส้นใยแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันซึ่งมีสัดส่วนใกล้เคียงกัน ใยแก้วเหล่านี้เป็นสิ่งที่เรามักเรียกว่าใยแก้วนำแสง

พรีฟอร์มใยแก้วนำแสง

เทคโนโลยีที่สำคัญที่สุดในการผลิตเส้นใยนำแสงและสายเคเบิล - การผลิตพรีฟอร์มใยแก้วนำแสง ปัจจุบันผลิตโดยบริษัทไม่กี่แห่งในโลกเท่านั้น วิธีการผลิตพรีฟอร์ม ได้แก่ PCVD, OVD และ VAD แม้ว่าวิธีการจะแตกต่างกัน แต่ทั้งหมดมีเป้าหมายเพื่อให้ได้เอ็มบริโอของแม่ใยแก้วนำแสง - พรีฟอร์มของใยแก้วนำแสง บริษัท Changfei ในประเทศของฉันและบริษัท FiberHome มีความสามารถในการผลิตพรีฟอร์มใยแก้วนำแสง แต่มีกระบวนการที่แตกต่างกัน ว่ากันว่าทั้งสองบริษัท ซึ่งทั้งสองแห่งตั้งอยู่ในหวู่ฮั่น ได้ผลิตพรีฟอร์มใยแก้วนำแสงเกือบครึ่งหนึ่งของโลก

การเตรียมพรีฟอร์ม:พรีฟอร์มเป็นหนึ่งในวัสดุสำคัญในการผลิตใยแก้วนำแสง กระบวนการเตรียมผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปขั้นต้นประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ เช่น การฉีดโซล การบ่มด้วยเจล และการเผาผนึก

พรีฟอร์มใยแก้วนำแสงเป็นแท่งแก้วทรงกลมเหมือนในรูปด้านบน ดูเหมือนโครงสร้างชิ้นเดียว แต่จริงๆ แล้ว ชั้นแกนกลางที่อยู่ตรงกลางและชั้นหุ้มด้านนอกมีดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างกัน นั่นคือ ตรงกลางเป็นกระจกที่มีดัชนีการหักเหของแสงสูงและโดยรอบเป็นกระจกธรรมดา อัตราส่วนจะใกล้เคียงกับความสัมพันธ์ระหว่างทรงกระบอกเล็กและทรงกระบอกใหญ่ในภาพด้านบน โดยมีอัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 8:125

เนื่องจากชั้นแกนกลางมีดัชนีการหักเหของแสงสูง เมื่อสัญญาณเลเซอร์แพร่กระจายในชั้นแกนกลาง ก็จะแพร่กระจายในชั้นแกนกลาง เมื่อพบการหุ้ม เนื่องจากดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างกัน มันจะสร้างหลักการที่คล้ายกับการสะท้อนของกระจกโดยตรง โดยสะท้อนสัญญาณเลเซอร์กลับไปยังชั้นแกนกลาง ดังนั้นสัญญาณเลเซอร์ของการสื่อสารด้วยแสงจึงแพร่กระจายในชั้นแกนกลางเสมอ

การวาดลวด:แท่งพรีฟอร์มใยแก้วนำแสงที่เตรียมไว้จะถูกวางในเตาวาดลวดอุณหภูมิสูงเพื่อให้ความร้อนและทำให้นิ่มลง และถูกดึงเข้าไปในเส้นใยแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันซึ่งมีสัดส่วนใกล้เคียงกัน ใยแก้วเหล่านี้เป็นสิ่งที่เรามักเรียกว่าใยแก้วนำแสง

แน่นอนว่าจะมีอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิการหลอมเหลวและความเร็วในการดึงเพื่อให้แน่ใจว่าใยแก้วนำแสงที่ดึงออกมามีความสม่ำเสมอและมีเส้นผ่านศูนย์กลางตรงตามข้อกำหนด จากนั้น หลังจากที่ใยแก้วอุณหภูมิสูงที่ดึงออกมาถูกทำให้เย็นลง ชั้นของกาวจะถูกเคลือบบนพื้นผิว ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้ใยแก้วนำแสงเปราะเกินไปและเพิ่มความยืดหยุ่น

ใยแก้วนำแสงมาในขดลวดมาตรฐานที่มีความยาวที่แน่นอน เช่น 10 กิโลเมตร หรือ 25 กิโลเมตร ดังแสดงในขดลวดด้านบน

นี่เป็นแกนกลางของใยแก้วนำแสง:

ชั้นแกนกลาง

ตำแหน่ง: แกนกลางตั้งอยู่ตรงกลางของใยแก้วนำแสง

ส่วนประกอบ: แกนกลางทำจากซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) ที่มีความบริสุทธิ์สูง และเจือด้วยสารเจือปนจำนวนน้อยมากเพื่อเพิ่มดัชนีการหักเหของแสง (n1) ของแกนกลาง

ฟังก์ชัน: หน้าที่หลักของแกนกลางคือการส่งสัญญาณแสง เนื่องจากดัชนีการหักเหของแกนกลางสูงกว่าการหุ้ม เมื่อแสงเข้าสู่แกนกลางและตรงตามเงื่อนไขบางประการ แสงจะสะท้อนภายในโดยสิ้นเชิงที่ส่วนต่อประสานระหว่างแกนกลางและเปลือกหุ้ม จากนั้นจึงส่งผ่านไปข้างหน้าไปตามแกนกลาง

การหุ้ม

ตำแหน่ง: การหุ้มหุ้มรอบแกนอย่างแน่นหนา

ส่วนประกอบ: องค์ประกอบของวัสดุหุ้มยังเป็นซิลิกาที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยมีสารเจือปนในปริมาณน้อยมาก ดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่าแกนกลางเล็กน้อย (n1>n2)

ฟังก์ชั่น: การหุ้มให้พื้นผิวสะท้อนแสงและการแยกแสงสำหรับการส่งผ่านแสง ทำให้มั่นใจได้ว่าสัญญาณแสงสามารถส่งสัญญาณในแกนกลางได้โดยไม่รั่วไหลสู่โลกภายนอก ในขณะเดียวกัน การหุ้มยังมีบทบาทในการป้องกันทางกลด้วย

การเคลือบผิว

ตำแหน่ง: สารเคลือบเป็นชั้นนอกสุดของใยแก้วนำแสง

ส่วนประกอบ: สารเคลือบมักประกอบด้วยวัสดุ เช่น อะคริเลต ยางซิลิโคน และไนลอน การเคลือบอาจรวมถึงโครงสร้างหลายชั้น เช่น การเคลือบหลัก ชั้นบัฟเฟอร์ และการเคลือบรอง

ฟังก์ชั่น: หน้าที่หลักของการเคลือบคือการปกป้องใยแก้วนำแสงจากการกัดเซาะของไอน้ำและการเสียดสีทางกล ในขณะเดียวกัน การเคลือบยังเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลและความโค้งงอของใยแก้วนำแสง ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของใยแก้วนำแสง

ต่อจากนั้นจะมีการเพิ่มชั้นป้องกันที่ชั้นนอกของใยแก้วนำแสง จุดประสงค์ของสีที่มีสีสันคือเพื่อแยกแยะลำดับของแกนไฟเบอร์เป็นหลัก ชั้นป้องกันที่มีสีสันภายนอกใยแก้วนำแสงแท้จริงแล้วคือเปลือกด้านนอกของใยแก้วนำแสง วัสดุของมันมีความหลากหลาย และวัสดุทั่วไป ได้แก่ PE (โพลีเอทิลีน), PVC (โพลีไวนิลคลอไรด์), PVDF (โพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์), LSZH (สารหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจนควันต่ำ), Plenum (โพลีโอเลฟินเกรดสารหน่วงไฟ) และ Riser (โพลีโอเลฟินเกรดเพลา) วัสดุเหล่านี้แต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะของตัวเองและสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้อง เช่น ทนไฟ ทนความชื้น ทนต่อสภาพอากาศ ฯลฯ

มาตรฐานแห่งชาติสำหรับลำดับแกนไฟเบอร์ของ BELLCORE คือ: น้ำเงิน ส้ม เขียว น้ำตาล เทา ขาว แดง ดำ เหลือง ม่วง ชมพู ฟ้า; (สีส้มเรียกอีกอย่างว่าสีส้ม) รหัสสีจะต้องเป็นไปตามรหัสสี Munsell ซึ่งเป็นการจัดเรียงรหัสสีที่ครอบคลุมมากที่สุดในโลก สเปกตรัมสีมาตรฐานแห่งชาติ: น้ำเงิน, ส้ม, เขียว, น้ำตาล, เทา, ขาว, แดง, ดำ, เหลือง, ม่วง, ชมพู, ฟ้า ลำดับท่อหลวมคือ: สีแดงจากสีขาวเป็นสีขาว

เส้นใยนำแสง 12 เส้นถูกมัดเข้าด้วยกัน และปลอกหุ้มจะถูกสร้างขึ้นที่ชั้นนอกผ่านเครื่องฉีดขึ้นรูป คอร์ทั้ง 12 คอร์ถูกห่อหุ้มไว้ในท่อ และเค้กน้ำมันถูกฉีดเข้าไปตรงกลางเพื่อปกป้องไฟเบอร์ออปติกในขณะที่เติมเต็มพื้นที่

ในการแยกแยะหลอดมัดหลายหลอดในสายเคเบิลออปติคอล หลอดมัดแต่ละอันจะมีสีต่างกัน ช่วยให้สามารถแยกแยะเส้นใยนำแสงที่แตกต่างกันตามกลุ่มได้

ท่อมัดหลายท่อเชื่อมต่อกันเป็นสายออปติกที่มีข้อกำหนดเฉพาะที่แตกต่างกัน หากสายเคเบิลออปติคัลแบบ 12 คอร์มีไฟเบอร์ออปติกในท่อมัดเดียวเท่านั้น และหากสายเคเบิลออปติคอล 48 คอร์มี 12 คอร์ในแต่ละท่อจากหลอดมัดทั้งสี่หลอด ข้อมูลจำเพาะของสายเคเบิลออปติกที่แตกต่างกันจะเกิดขึ้นจากการเปรียบเทียบ

โดยทั่วไปแล้ว จะมีแกนเสริมแรงอยู่ตรงกลางของสายออปติคัล และยังมีกรณีของแกนเสริมด้านเดียวด้วย ท่อมัดจะกระจายอยู่รอบๆ แกนเสริมแรง และมีปลอกหุ้มเพิ่มเพื่อสร้างสายเคเบิลออปติก แกนเสริมสายเคเบิลออปติกที่ใช้กันทั่วไปโดยทั่วไปคือลวดเหล็ก

ก่อนที่จีนจะเชี่ยวชาญเทคโนโลยีการผลิต ราคาของสายเคเบิลออปติกนั้นสูงมาก เมื่อบริษัทจีนเชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีการผลิต ราคาสายเคเบิลออปติกทั่วโลกก็ลดลงอย่างรวดเร็ว ขอขอบคุณผู้ผลิตสายเคเบิลออปติกของเราโดยเฉพาะองค์กรระดับชาติเช่นโยเอฟซีและไฟเบอร์โฮมสำหรับการมีส่วนร่วมในอุตสาหกรรมการสื่อสารด้วยแสงในประเทศของฉัน ด้วยการสำรวจการผลิตที่มีประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง ต้นทุนของไฟเบอร์ถึงบ้านสำหรับแต่ละครัวเรือนจึงลดลงอย่างต่อเนื่อง ทำให้อัตราการเข้าถึงการสื่อสารด้วยแสงของจีนแซงหน้าโลกไปมาก

ที่มา: Dongguan HX Fiber Technology Co., Ltd